电力市场辅助服务的计量与定价

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

20 世纪 70 年代开始,国内外进行广泛的电力改革,实施私有化和资产重组,将“市场”理念引入电力行业大大提高了电力行业的运行效率[1]。电力市场分为电能市场和辅助服务市场,电力市场是解决负荷需求或电力需求的主要市场,辅助服务市场是次要市场,是保证电能安全、优质输送而提供的额外物品。尽管辅助服务地位不及电能市场,即电力市场不提供这种物品,电能市场理论上仍可运作,但电能质量(频率、电压)、供电可靠性(停电)、恢复供电时间得不到保障,因此辅助服务市场是电能市场不可或缺的重要补充,其运行好坏直接影响电能市场的良好运作。我国电力辅助服务市场始于 2006 年,以国家电监会制定的《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》为标志,随后国内六个区域依照该办法针对本区域制定并实施《区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》。在辅助服务运行期间,某区域发电企业提出了关于改进辅助服务市场的不少建议,其中大部分建议是关于辅助服务的计算和定价:

(1)辅助服务费用分摊。辅助服务的卖着是发电企业,而最后大部分辅助服务的费用又要由发电企业支付,定义发电企业既是买者又是卖者是否合理。

(2)辅助服务补偿价格。一是有些辅助服务价格定得太低或太高,如调峰服务太低、无功服务太高;二是统一定价不合理,不同的机组成本不同,应该为这些机组指定不同的价格。

(3)辅助服务提供量计算。一是方法不合理,如计算 AGC 辅助服务,如果上次AGC 速度不合格而本次又没有收到新的 AGC 指令,那么本次 AGC 计算的结果是被罚或有负的服务提供量,而实际应该按 0 计算的;二是计算过程不透明,发电厂只能从调度部门得到一个月最终的辅助服务提供量与被罚量,无法知悉一天、一个时段、一条指令的服务提供情况。

(4)其他问题。如辅助服务软件界面更新不同步,数据采集器延时严重,缺少答疑与帮助平台等。因此,研究电力辅助服务的计量与定价能为促进我国辅助服务市场健康发展提供建议,能为电能市场更好运作提供保障。

1.2 国内外研究现状

对辅助服务的研究有很多方面,如辅助服务定义、获取方式、辅助服务结算、定价、交易组织、方式、流程等。

(1)辅助服务定义:不同国家的辅助服务市场中辅助服务的类别不尽一致,甚至在同一国家中仍可能由于电网结构、电源与负荷特性等的差异性而形成多个区域市场。文献[1]对美国、英国、澳大利亚、南美、亚洲及非洲等国家电力辅助服务市场辅助服务定义和分类做了概要性说明,具体见表 1-1;文献[2-5]总结和比较了北美、世界电力市场辅助服务的的理论和实践情况,将辅助服务法分为 AGC(频率)服务、调相(无功电压)服务、备用(热备用、冷备用、替代备用,或者 5min、10min、30min 备用等)服务、黑启动服务等;文献[6-7]以不投油稳燃极限和最大降负荷速率作为代表性标识,提出了基于凸包重心法的有偿调峰与无偿调峰划分方法和判断准则代替传统的固定划分方法。

(2)服务计量算法:文献[8]统计了云南电网枯水期发电厂参与 AGC 辅助服务市场的运行数据,提出用 “AGC 容量调用率”的指标对 AGC 容量计算公式中的关键系数进行修正;文献[9]讨论了有关水电机组的调峰服务成本、内涵、调峰服务与其成本输出的关系、国内水电机组的成本重点考虑方向、成本损失等,给出了国内水电机组在调峰服务实用补偿的测算方法;文献[10]分析了 AGC、备用辅助服务的设备成本、机会成本 、发电效率损失成本、运行成本等,将辅助服务的计算定义为以上 4 者之和;文献[11-16]介绍了国内六大区域、各类辅助服务补偿计算的详细过程、公式和说明。

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第二章 辅助服务计量与定价简介

2.1 辅助服务需要交易

交易,物品的价值方能得到承认和证明。为了说明这个观点,先来看 1 度电的价值如何体现,不同的人会有不同的观点:生产者认为是一度电的燃料成本,比如说是0.2 千克,消费者则认为是这度电带给自己的好处,如烧开 10 千克水、照明 2 小时或电动车跑 100 公里等,具体如表 2-1。

上表可知不同的生产者和用户对 1 度电的价值看法不一致,但交易可以让他们达成一致。交易的观点用物品的价格代表物品的价值,默认情况下认为价格和价值表达同一概念。生产者认为 1 度电的价值不低于 0.2 元,照明用户则认为其价值不高于 1.6 元,就是说这一度电的价价格在 0.2 至 1.6 元,比如 0.8 元时,生产者愿意卖电而消费者也愿意买电,一旦这次买卖完成,可认为这度电的价值是 0.8 元,而不是 0.2 元或 1.6 元。交易决定物品的价值有两个特点:(1)物品价值是由交易双方共同协商给出的,只有双方都认为有利可图时这种物品的交易才能完成,低于 0.2 元的电价或高于 1 元的电价,生产者或烧水用户有一方显然会否认;(2)物品的价值并不是一层不变的,物品在不同的买者和卖者之间,甚至同一买者和卖者不同时间达成价值的空间也不一样。案列分析—某区域发电企业对我国辅助服务提出的建议。

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2.2 辅助服务的计量

辅助服务交易的另一要点为辅助服务计量,即辅助服务交易的数量。这里仅讨论辅助服务计量的单位。从能量的观点的看,用户用电的主要目的在于 1度电确实与 0.2kg 标准煤、烧开 10 千克水、2 小时照明、电动车跑 100 公里形成换算关系,因此如果将辅助服务的单位定义成能量的形式,即 kW h 或度,那么辅助服务将会具有良好的外部换算或交易效果。另外,从调度运行的观点看,调度主要是依据用户负荷调整发电机机组出力使两者平衡,而负荷与机组常常用 kW 或 MW 表示,因此将辅助服务的单位定义成功率的形式将会很方便调度机构的调用。国外将绝大多数辅助服定义成一种上下可调的容量,单位用 MW,如美国纽约、美国 PJM、澳大利亚、东欧等;但也有用 MW h 的,如英国的频率服务除了按容量计费外,还要按使用过程中提供的能量计费,美国 PJM 明确规定电量不平衡服务单独作为一种辅助服务。国内辅助服务的单位主要是电量,容量是次要的,这在第二章会详细提到。案例分析—电动车 10 秒钟充电可跑 400 公里。课题组负责人、复旦化学系教授吴宇平对锂电池进行重大革命,发明一种包裹复合膜的新型水锂电,该电池可在 10 秒内充电 60 度,足够汽车行驶 400 公里。据悉,这项研究发表在最新一期《自然科学报道》杂志,已引发美国能源研究机构、企业关注。