电力市场辅助服务

归属: 电力市场

电力市场辅助服务是指为维持电力系统的安全稳定运行或恢复系统安全,以及为保证电能供应,满足电压、频率质量等要求所需要的一系列服务。

简介

电力市场辅助服务是指为维护电力系统的安全稳定运行,保证电能质量,除正常电能生产、输送、使用外,由发电企业、电网经营企业和电力用户提供的服务。包括:一次调频、自动发电控制(Automatical Generation Control,简称AGC)、调峰、无功调节、备用、黑启动等。

指发电企业、电网企业和用户以市场化交易的形式提供电力辅助服务的交易机制。

背景

近几年来,随着世界经济的蓬勃发展和科学技术日新月异的进步,电力工业正经历着一场重大的变革。电力工业是有着悠久历史的传统工业,它对国民经济的发展有着十分重要的作用。但是由于电力的生产、销售和使用的特殊性,长期以来电力工业一直垄断经营,实行发电、输电、配电一体化的体制。这种体制在电力工业发展的初期有效地促进了电力工业的发展,但是随着电力工业规模的不断扩大,特别是现代社会市场经济的发展,传统电力体制越来越不适应经济的发展,迫切需要实行电力市场,引入竞争机制。

上世纪80年代以来,英国首先进行了电力市场的探索,随后美国、挪威、澳大利亚、阿根廷等国家也先后实施了电力市场制度。我国于90年后期也开始了电力市场的试点工作。前不久,国家出台了电力体制改革方案,明确了“实施厂网分开,实行竞价上网,建立电力市场运行规则和政府监管体系,初步建立竞争、开放的区域电力市场,实行新的电价机制”的方针政策。虽然各国的具体制度不尽相同,但其目的都是消除垄断,促进竞争,推动电力工业的发展。由于电力市场是一种全新的电力生产模式,它的逐步推行带来了一系列的相关问题需要进一步的深入研究。

为了满足用户的需求和适应同行业之间的竞争,电力工作者必须能生产、输送和分配高质量、低成本的电能。由于电力生产的特殊性,要保证用户得到优质、廉价的电能就必须依靠电网相关的辅助措施来确保电力市场的安全、经济和可靠运行。在传统的电力生产模式下由于实行统一调度,统一管理,能较好地保证电力生产的安全、可靠;在电力市场条件下电力生产者的自主性得到了增强,同时也对电网的安全、可靠运行带来了巨大的挑战。发电竞争的引入和电网开放的实施及新的技术,如FACTS和ASG C adjustable speed generator)的应用,增加了电网运行和控制的复杂性,因而会产生一些新的引起电网功角稳定、电压稳定、过负荷和系统崩溃等问题的因素。这就使辅助服务问题越来越受到广泛的重视。

此外,在电力市场中,不能再要求发电厂和用户无条件地提供辅助服务,因此必须解决一系列问题,如与每一项辅助服务相关的费用、各辅助服务供应者的贡献、各用户使用了哪些辅助服务和使用量是多少等。辅助服务的定价机制不但应确保供应者收回成本,还要保障其合理的利润。随着电力市场研究和实践的不断深人,辅助服务问题由于其重要性和技术上的复杂性吸引了越来越多的研究者和电力公司的兴趣。因此对于辅助服务及其定价方式的研究在电力市场中有着十分重要的理论和现实意义。很多公司和学者对辅助服务价格进行了非常有益的探索。但与电能价格相比,辅助服务定价的研究起步较晚,尚未形成理论体系。因此,在电力市场中迫切需要对辅助服务进行深入的研究。

分类

电力市场辅助服务可分为基本辅助服务和有偿辅助服务。基本辅助服务也称为常规辅助服务,是指为确保电力系统安全稳定运行发电机组必须提供的辅助服务,基本辅助服务不进行补偿。有偿辅助服务也称为非常规辅助服务,是指发电机组在基本辅助服务之外提供的其他辅助服务。有偿辅助服务在电力市场建设初期采取补偿机制,电力市场体系完善以后采取竞争机制。

  • 基本辅助服务主要包括发电机组一次调频、基本调峰、基本无功调节;
  • 有偿辅助服务主要包括AGC、有偿调峰、备用、有偿无功调节和黑启动等。

辅助服务

目前电力市场辅助服务主要品种包括:调峰、调频(AGC)、调压(AVC)、备用、黑启动、阻塞消除、安全启动等,而针对发电厂商的辅助服务目前有以下几种:

调峰服务

调峰是电力系统满足负荷波动的需要,在高、低峰时段加(减)载的备用出力。这种可加载备用是为满足可预见性负荷波动的需要,是在预见时段加载的出力,调峰服务可计量单位也是为电量型式,是高、低尖峰时段加载的特殊电量。

调频(AGC)服务

为满足用户旋转电气设备精度的要求,实时平衡不可预见大小负荷波动的需要。电力市场上的电能产品必须满足在一定的固定频率fn(在我国该频率为50Hz),而市场用户负荷是实时变化的,供需不平衡将引起系统频率的偏差,从而造成用户设备的损坏或产品质量的不稳定。

时刻平衡负荷的持续波动,电力市场上调频服务可以通过二种方式来实现:

  • 从发电侧进行控制,发电机的出力使之不断满足负荷波动的需要
  • 对负荷进行控制,如:通过投、切负荷也可以实现平衡负荷波动的需要,但这种调频服务是通过抑制用户的用电需求来满足平衡,不是电力市场的根本目的。

通过控制发电机出力来实现频率调整的手段有以下几种:

  • 通过发电机组本身的调速器实现对频率偏差的跟踪,实现调频,称为一次调频;
  • 运行人员手动改变机组出力水平,从而改变出力满足频率的需要;
  • 通过自动发电控制(AGC)改变机组出力实现频率调整。

调频服务也是通过调整出力,满足负荷波动的需要,但调频出力满足的负荷平衡与备用调整出力不一样,调频是通过实时控制平衡的是不可预见的负荷波动,这种负荷波动是随机的或是突发、突变的。

提供方

电力市场辅助服务的提供方包括电网、电厂、用户三方。电网提供的辅助服务主要是系统调度管理、电网的无功补偿装置提供的无功补偿,一般计人输配电成本通过输配电价回收。电厂提供的辅助服务又可分为基本服务和有偿服务。基本服务是电厂必须具备的辅助服务,无偿提供。对于基本服务包括的内容国际上也无定论。一般认为机组的一次调频和在规定功率因数范围内的无功调整为基本服务。有偿服务包括机组的二次调频、备用,在规定功率因数范围以外(可能影响有功出力)的无功和黑启动等。负荷侧用户也可提供辅助服务,主要是可中断负荷,它相当于备用容量。

实施时机

电力市场建立初期,销售电价水平基本保持不变,电网参与辅助服务市场费用没有来源;而负荷侧辅助服务市场不可控因素较多,其建立更要与需求侧管理和配套政策相结合。因此,初期辅助服务市场是经调度来平衡提供辅助服务的发电企业间的收益关系。另一方面,辅助服务市场的建立与电力市场的建设基本同步。但其计量、技术支持系统细则的建立和消化是个渐进的过程。这是由辅助服务本身的复杂性所决定的。无论从辅助服务收费的机理上还是其定价的量化操作上,都存在一些矛盾和困难需要解决。针对以上问题,本文重点从发电企业提供的辅助服务着手进行探讨。

有偿辅助服务具体内容

备用容量服务作为有偿辅助服务的主要组成部分,是指为保证可靠供电和电能质量,发电企业预留的机组容量。发电备用容量分为冷备用和旋转备用。冷备用机组是指任何交易时段中所有参与市场竞价而未能中标运行和电网调度中心安排停机备用的机组旋转备用可进一步划分为电网正旋转备用和电网负旋转备用。正旋转备用容量是指发电机申报的最高出力与计划出力之差,负旋转备用容量是指机组计划出力与申报的最低出力之差;所有投运机组正旋转备用容量之和构成电网的正旋转备用容量,负旋转备用容量之和构成电网的负旋转备用容量。

  • 有偿无功支持是指发电机组按电网要求提供的超出基本功率因数范围的无功调整服务。
  • 黑启动是指在失去外部电源的情况下,由具备自启动能力的发电机组在一定时间内向系统提供电力。

辅助服务价格

从理论上看,在远期电力市场中,频率控制和备用服务建立竞争性辅助服务市场,其价格由市场竞争决定;无功和黑启动服务可按统一费用标准,由调度交易中心和发电企业签订辅助服务合同。辅助服务费用的制定应遵循公平公正、补偿成本、平衡过渡的原则。合理制订电力市场辅助服务价格体系对于促进电力市场健康发展、保证电网安全稳定运行具有重要意义。电力市场辅助服务价格体系的建立应充分考虑我国电力市场改革的具体进展和实际情况,对于发电厂提供辅助服务应起到保障、规范和引导的积极作用。

电力市场初期辅助服务的定价

定价的市场供求关系基础

电力市场辅助服务定价的基础是电力市场的建立,先有电力市场才有辅助服务市场或二者的建立应基本同步。相应在电力市场供小于求的情况下,没有足够的冷备用容量甚至旋转备用容量,辅助服务定价难以谈起。所以,电力市场辅助服务定价的市场基础应是电力市场的(同步)建立和电力市场有较大的富余电力电量空间。

基础服务和有偿服务的划分

在实际运行中,由于电力市场辅助服务的定价直接与提供服务机组的上网电价等因素相关,因此辅助服务的定价是比较复杂的。例如,根据现有电价形成机制,在机组建设的前期,上网电价测算中已考虑过发电小时数,是否定位为调峰机组,在其后参与辅助服务的过程中就应该考虑有关因素。再如,提供黑启动服务的机组还须分为纯黑启动机组和具有一般黑启动能力的机组两种类型。因为纯黑启动机组有关服务定价已在上网电价中测算并包含在内了。

对现有电价是否包含辅助服务这部分内容实质上存有争议。当用户购买电能时就包含电压、频率、波形、可靠性等方面的基本质量要求。如果把辅助服务方面的价格重复加之于用户,一方面加重了用户的负担,另一方面也有失公平。在总体上同样无须额外由电网来支付服务费用;发电企业既是辅助服务的提供者,同时也是辅助服务的受益者。事实上,电压、频率、波形、可靠性都不是电厂、电网任何一家一户的事情。如何量化确定每一家在不同运行方式下提供服务中所占的比例,以及哪些是份内的基础服务、哪些是份外的付费服务,本身就是一个系统工程。

对于调峰问题是否应在辅助服务范围内解决,也存在争论。如果把可中断负荷等负荷侧管理内容引入辅助服务市场,那么用户也将成为辅助服务的提供者,这一点应根据用电可靠性等级划分及对应电价的确定体系解决。

自备电厂在辅助服务市场中的角色

在现有电价形成机制不健全的情况下,不少省份,自备电厂发展很迅猛,自发自用电量比例很高,电网运行中对自备电厂调度困难。自备电厂背靠电网独立运行,无偿享用电网和公用电厂提供的并网、备容服务。同时不经过售电以及从网上购电的环节,直接规避了三峡基金等附加费用,由此对电力市场及电网的良性发展、电网的整体安全带来了巨大的隐患,同时意味着对提供辅助服务的公用电厂不公平。如何在有关辅助服务费用管理办法中明确自备电厂应承担的辅助服务费用。

现阶段辅助服务费用的来源

由于现阶段辅助服务费用没有电价空问,建议在购售电价联动机制形成和辅、配电价落实到位后,实现电力市场中远期的竞争性辅助服务市场。初期辅助服务可采取从电厂按一定比例收取备用金。然后按对辅助服务的贡献大小返还发电企业的方法,其收费标准可按补偿机会成本的原则确定。由于电网企业也提供一定的辅助服务,在输、配电价未形成或未到位的情况下,还应考虑留给电网一定比例的服务费用。

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