电力市场环境下辅助服务市场和电网频率控制的理论与实证研究

摘要： 在国民经济的发展下，我国电力行业也得到了飞速的发展，辅助服务市场的管理成效与电网的安全运行息息相关。本文主要对电力市场环境下辅助服务市场和电网频率控制的理论与实际应用进行分析。

Abstract： With the development of national economy， the power industry also has a rapid development， the auxiliary service market management is closely related with the safe operation of power grid. This article mainly analyzes the theory and practical application of the auxiliary service market and the grid frequency control under the power marketing environment.

关键词： 电力市场环境；辅助服务市场；电网频率控制；分析

Key words： the power marketing environment；ancillary services market；the grid frequency control；analysis

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）28-0063-02

0 引言

近年来，随着科技水平的进步，电力行业的竞争越来越大，我国已经开始实施电力工业的市场化改革，在改革过程中，也取得了一些成效。在目前的大环境下，必须要使用科学有效的措施保证电网的安全运行，就电力系统而言，电网控制频率、各类辅助服务、无功电压支持是保证电网安全运行的必要措施。下面就以此为基础，对电力市场环境中的辅助服务市场理论进行深入的分析。

1 电网安全运行条件下辅助服务市场的交易模式

基于经济学的理论，为了将竞争机制引入电力行业，提升整个电力企业的运行效益，需要根据现货的理论建立好电力现货市场，对于这一问题，国内已经有了初步的研究，但是这类研究大多集中在电力市场结构、模式与电价之中，对于其他问题的很少，对于辅助服务市场的研究很十分的匮乏。辅助服务即在引入竞争机制后保证电力企业供电质量与电网安全运行的措施，辅助服务包括整个发电机组的调频、调度以及电压支持等等，辅助服务市场的管理成效与电网的安全运行息息相关。

2 辅助服务市场的框架设计

辅助服务市场运作的前提条件就是电网的安全运行，根据有关文献的记载，需要对电网运行的紧急状态进行科学的排序，考虑到紧急状态反应需要一定的时间，必须要实现确定好决策机制，一般情况下，辅助服务市场的运作包括准备阶段，评估阶段以及实施阶段三个阶段。在准备市场之中，管理机构需要科学的预测到风险的发生情况，考虑到运营的各项成本，并根据实际的运行原则进行招标。招标完成之后，即进入评估阶段，在评估阶段之中，管理机构需要对整个电网进行科学有效的评估，找出其中的不安定因素。评估完成后，管理机构即可对电网运行的不安定因素进行分析，并采取针对性的措施提升电网运行的安全性，在这一阶段之中，必须要制定好完善的协调战略，减少运行成本，提升电网运行的效益。

3 电力市场中负荷频率控制模式与实施方案

将竞争机制引入电力行业中，必须的条件就是电网的公平开放，这不仅要求具有工频的辅助服务价格以及输电价格，也要有负荷频率的控制模式和实施方案。与传统运营模式相比而言，辅助运营模式出现的负荷频率控制问题较多。在过去阶段，大所属国家大多实施电力的发、输、配、售的一体化服务，每个环节均由政府进行掌控和管制。就现阶段来看，我国电力市场一直在进行改革，改革的最终模式尚未确定，但是竞价上网的模式已经被接受。

就目前来看，我国不同区域之间均存在着电力交易，即电力的交易会通过两个或者两个以上的输电网络，若电网仅仅只有一个网络，那么辅助服务的问题便很好解决，但是在情况复杂时，则需要根据用户的实际需求量、功率因素以及负荷特性参数进行确定。此外，还要考虑到几种类型的合同：

可变功率合同：可变功率合同即用户可以在合同的规定下改变供电功率，但是也可以将功率购买与负荷需求进行匹配。

固定功率合同：固定功率合同较为简单，即固定时间的固定功率，但是在实际的运行过程中，这种情况很少存在。

负荷匹配合同：该种运行模式能够为用户提供负荷跟踪服务，负荷跟踪是辅助服务的义务，不需要用户来付费，在新型的运行环境下，负荷匹配合同的运行较为困难。

4 电力市场环境下自动发电控制（AGC）模拟分析

在未来电力市场之中，负荷跟随是辅助服务之一，与其他发达国家类似，我国电力市场化改革使用的也是发电与其辅助服务引入竞争机制的方式来进行交易，在电力市场的变化之下，市场主体也会由配电公司、发电公司、输电公司与电网运营管理机构组成，电网运营管理机构是一种由不同类型参与者共同构成的一种机构，该机构需要对电网运行的可靠性进行协调，并采取科学的方式来检验电网合同交易的有效性。

AGC运作的基本框架。实施AGC的目标就是为了维护不同控制区域功率的交换值、保证系统拼合的合格、并保证发电机组运行的经济性，在传统模式下，AGC常常由集中机构来控制，这种集中机构能够实时的监测到电网的不同信息，再将任务传递至发电机组进行实施，这样即可满足控制目标。

在电力市场环境之下，必须要根据负荷合同的实际情况来实现AGC的运行，在实施AGC运行时，需要控制好区域误差，为此，必须要设计好科学的运行机制与AGC市场结构，在该种结构下模拟与分析AGC需要的信息，再根据度量值与合同数据进行计算，如果有参与者违背运行原则，必须要接受相应的惩罚，此外，电力企业也可以通过DSM技术来调整区域的负荷。与传统的运行模式相比而言，新形势下负荷点与控制区的交易数量较多，因此，需要建立好完善的合同数据通讯标准，度量市场参与者与ICA之间传递的数据，在交易量的增加下，结算工作也会不断的增加，为了解决这类技术问题，必须要建立好完善的技术标准，这样才能够实现市场交易的公平性。就现阶段来看，AGC市场包括以下几种类型的交易：

电力库交易：电力库交易即将报价单提供至ICA，ICA在根据合同价值进行投标，在投标的过程中要严格的遵照匹配机制。

双边合同交易：配电公司与发电公司需要进行谈判，并在制定好双边合同，市场参与者则负责进行通讯通道的建设与负荷跟随的实现，在整个过程中，配电公司需要对负荷进行连续监测，保证负荷能够满足合同的需求。

区域调控合同：在电力系统运行的过程中，可能会出现实际发电情况与计划偏离的情况，为此，必须要全面的进行区域调控，负荷的变化会导致频率出现变化，实际的变化情况则取决与系统频率与调速机的特性，调速机与频率的变化时同步的，具体的调控成本则需要根据交易量的实际情况进行分配。

参考文献：

[1]IEEE Bibliography Taskforce on Engineering Issues Associated with Transmission Access，“Second Bibliography on Transmission Access Issues，” IEEE Trans. on Power Systems， vol.12，no.4， pp. 165， November 2007.

[2]M.A.B.Zammit， D.J.Hill， and R.J.Kaye， “Designing Ancillary Service Markets for Power System Security，” Systems and Control， School of Electrical and Information Engineering， The U niversity of Syd ney， Technical Report EE-98007， June 2008.

[3]赵庆波.电力市场环境下辅助服务市场和电网频率控制的理论与实证研究[J].华北电力大学学报，2009（11）.

[4]R.P.Schulte“An automatic Generateion Control Modofication For Present Demands On Interconnected Power System”， Presented at IEEE PES Summer Meeting，95 SM523-1，PWRS，2007.