發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配AGC技術(shù)原理

電力系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容之一就是維持有功功率平衡，以保持系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，即E PG= E Pp E PL。其中，E PG為系統(tǒng)電源發(fā)出的總的有功功率，E PD為系統(tǒng)總的有功負(fù)荷需求，E PL為系統(tǒng)元器件產(chǎn)生的總的有功損耗。

頻率是一個(gè)重要的電能質(zhì)量指標(biāo)，反映了電力系統(tǒng)中有功功率供需平衡的基本狀態(tài):當(dāng)電力系統(tǒng)中有功功率的總供給滿足了負(fù)荷的總需求，并能隨負(fù)荷變化而及時(shí)調(diào)整時(shí)，電網(wǎng)的運(yùn)行頻率將保持為額定值;當(dāng)電力系統(tǒng)中有功功率供大于求時(shí)，電網(wǎng)的運(yùn)行頻率將高于額定值，反之，將低于額定值。

電力系統(tǒng)頻率控制可以通過三種方式實(shí)現(xiàn):①同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器:② AGC;③經(jīng)濟(jì)調(diào)度。這三種控制方式分別稱為頻率的一次、二次和三次調(diào)整。

頻率的一次調(diào)整是動(dòng)力系統(tǒng)的自然屬性，依靠同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器來完成，響應(yīng)速率快，可適應(yīng)小負(fù)荷短時(shí)間的變動(dòng);對(duì)于變化周期在IOS至多2~3min以內(nèi)且變化幅度較大的脈動(dòng)負(fù)荷，僅依靠調(diào)速器自身的調(diào)頻特性己經(jīng)不能將頻率偏移限制在允許范圍之內(nèi)，需要由電力調(diào)度中心根據(jù)區(qū)域控制誤差(ACE)啟動(dòng)AGC進(jìn)行負(fù)荷控制，這就是頻率的二次調(diào)整;對(duì)于周期在3 min以上的負(fù)荷波動(dòng)，調(diào)度部門可以利用負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法預(yù)先估計(jì)得到，其預(yù)先編制的日負(fù)荷曲線主要反映了這部分負(fù)荷的變化規(guī)律，這部分負(fù)荷要求在滿足系統(tǒng)有功功率平衡的條件下，按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配，這稱為頻率的三次調(diào)整。

發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配電力市場(chǎng)前后的AGC車甫助服務(wù)

自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)是能量管理系統(tǒng)(EnergyManagement System，簡(jiǎn)稱EMS )最重要的控制功能，也是電力市場(chǎng)輔助服務(wù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它在電力系統(tǒng)控制中的基本目標(biāo)和任務(wù)是 :

(1)自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的隨機(jī)變化，調(diào)整機(jī)組出力，使系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷相平衡;

2)控制頻率偏差到零，維持系統(tǒng)頻率在規(guī)定值(我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為50士0.1Hz):

(3)在各控制區(qū)域間分配系統(tǒng)發(fā)電功率，維持區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線凈交換功率為計(jì)劃值;

(4)對(duì)周期性的負(fù)荷變化按發(fā)電計(jì)劃調(diào)整機(jī)組發(fā)電功率，對(duì)偏離預(yù)測(cè)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)在線經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配。

AGC自誕生之日起，至今已有40多年的歷史，并且隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，現(xiàn)已成為一項(xiàng)較為成熟的綜合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于世界各大洲的國(guó)家電網(wǎng)甚至跨國(guó)電網(wǎng)中。AGC的應(yīng)用大大提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，把有功平衡控制由人工操作發(fā)展為自動(dòng)運(yùn)行，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理得到顯著改善。

以前，在我國(guó)電力行業(yè)自上而下的一體化壟斷模式下，電力系統(tǒng)輔助服務(wù)，包括AGC,通常都是由調(diào)度運(yùn)行部門指定，或者是由發(fā)電廠自愿無償提供的。

電力市場(chǎng)建立后，傳統(tǒng)的集中管理被分散決策所代替，電網(wǎng)的安全性將會(huì)受到一定的影響，因此應(yīng)該而且也只能采用經(jīng)濟(jì)手段，激勵(lì)發(fā)電公司主動(dòng)提供輔助服務(wù)。首先，AGC輔助服務(wù)作為一種商品，不再是無償?shù)模枰蛱峁┰摲?wù)的發(fā)電公司購(gòu)買;其次，發(fā)電公司必須參與AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，以優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的服務(wù)贏得合同。也就是說，AGC在運(yùn)行機(jī)制上發(fā)生了根本變化，已經(jīng)從傳統(tǒng)機(jī)制下的無償服務(wù)轉(zhuǎn)變成以經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償甚至直接價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)為核心的有償服務(wù)。

于是，AGC在電力市場(chǎng)條件下的發(fā)展開始面臨著許多新的魚待解決的問題，如:電網(wǎng)AGC控制目標(biāo)是否有所變化，控制算法該做怎樣的改進(jìn)，如何評(píng)價(jià)AGC輔助服務(wù)供應(yīng)商的貢獻(xiàn)，確定怎樣的定價(jià)機(jī)制，才能既保證供應(yīng)商的成本回收和合理利潤(rùn)，又使總的供電成本最小化，等等。

綜上所述，AGC輔助服務(wù)本身并不是什么新的技術(shù)，并非隨著電力市場(chǎng)出現(xiàn)才出現(xiàn)的，只是在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，AGC輔助服務(wù)問題沒有引起足夠的重視。在電力市場(chǎng)下，市場(chǎng)機(jī)制起作用的同時(shí)，電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性仍然是最重要的，原有EMS的大部分，尤其是硬件部分仍可沿用，但是某些運(yùn)行思想和工作機(jī)制將會(huì)發(fā)生改變，使用的軟件也相應(yīng)地發(fā)生了變化。電力市場(chǎng)下發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的引入和將來輸電開放的實(shí)施，使AGC輔助服務(wù)面臨著一系列新的諸如控制策略、考核結(jié)算方法以及具體的市場(chǎng)模式和交易方式等問題，吸引了越來越多的學(xué)者和電力公司投入到這些問題的研究上來，并在理論和實(shí)踐上取得了一些成績(jī)。

發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配我國(guó)電力市場(chǎng)AGC輔助服務(wù)現(xiàn)狀

我國(guó)從1998年起，開始在電力行業(yè)實(shí)行“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的改革，并確定浙江、上海、山東、遼寧、吉林、黑龍江等六省市電網(wǎng)為試點(diǎn)單位，標(biāo)志著我國(guó)的電力工業(yè)正在逐步從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)下的垂直管理模式向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的競(jìng)爭(zhēng)模式轉(zhuǎn)變。但是，由于我國(guó)現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱，備用容量不太充足，具備AGC能力的發(fā)電機(jī)組數(shù)量有限，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各個(gè)試點(diǎn)單位對(duì)AGC輔助服務(wù)的市場(chǎng)機(jī)制考慮得不多，沒有建立起真正意義上直接價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)。

發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配我國(guó)電力市場(chǎng)AGC輔助服務(wù)發(fā)展趨勢(shì)

電力市場(chǎng)下AGC輔助服務(wù)的組織有兩種思路:一種是簽訂長(zhǎng)期AGC輔助服務(wù)合同，并在系統(tǒng)有需求時(shí)調(diào)用;另一種是建立AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)，進(jìn)行AGC服務(wù)競(jìng)標(biāo)。從世界范圍看，以競(jìng)標(biāo)方式組織AGC輔助服務(wù)的情況居多。以美國(guó)加州電力市場(chǎng)和北美新英格蘭電力市場(chǎng)為代表，已將AGC輔助服務(wù)從電能市場(chǎng)中分離出來，建立了獨(dú)立的AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)，以保證電網(wǎng)AGC的順利實(shí)施。 美國(guó)加州電力市場(chǎng)由ISO(獨(dú)立系統(tǒng)操作員)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng), ISO必須采用一定的方式，保證有足夠的AGC機(jī)組可以調(diào)度，以維持系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。方式之一就是建立AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)，由AGC機(jī)組提供AGC調(diào)節(jié)服務(wù)。AGC機(jī)組首先通過市場(chǎng)競(jìng)價(jià)獲取參調(diào)資格，然后在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)需要改變其發(fā)電負(fù)荷。這也就意味著ISO支付的AGC輔助服務(wù)費(fèi)用包括兩部分:一是輔助容量費(fèi)用，二是實(shí)際運(yùn)行中的出力調(diào)節(jié)費(fèi)用。對(duì)AGC輔助服務(wù)的管理也有兩種方式，第一種是將AGC輔助服和電能統(tǒng)一競(jìng)價(jià)，另一種是AGC輔助服務(wù)單獨(dú)競(jìng)價(jià)。

北美新英格蘭電力市場(chǎng)的AGC輔助服務(wù)是從10min旋轉(zhuǎn)備用中分離出來的市場(chǎng)規(guī)則要求AGC能夠連續(xù)、自動(dòng)地響應(yīng)ISO的指令，動(dòng)態(tài)地平衡控制區(qū)域內(nèi)的電力供應(yīng)與需求，滿足北美電力可靠性委員會(huì)(NERC)和東北電力協(xié)調(diào)委員會(huì)(NPCC)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在新英格蘭電力聯(lián)營(yíng)體模式下，聯(lián)邦能源管制委員會(huì)(FERC)要求建立輔助服務(wù)分類計(jì)價(jià)的電力市場(chǎng)，這就使得AGC輔助服務(wù)和電能一樣，由新英格蘭ISO統(tǒng)一調(diào)度，采用競(jìng)價(jià)方式，要求事先定價(jià)，輔助服務(wù)的模式為投標(biāo)型。新英格蘭電力市場(chǎng)從AGC輔助服務(wù)的投標(biāo)要求、成本分析、清算價(jià)格的確定到事后結(jié)算，建立起了一套較為完整的市場(chǎng)規(guī)則。

目前，我國(guó)大部分電網(wǎng)AGC資源還比較缺乏，因此，通過市場(chǎng)機(jī)制、利用市場(chǎng)提供的經(jīng)濟(jì)信號(hào)，引導(dǎo)市場(chǎng)成員積極提供AGC服務(wù)顯得尤為重要。加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，提高AGC技術(shù)水平，建立合理競(jìng)爭(zhēng)的AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)，是我國(guó)AGC輔助服務(wù)發(fā)展的必然。我國(guó)電力市場(chǎng)AGC輔助服務(wù)的市場(chǎng)模式和運(yùn)行機(jī)制可以借鑒國(guó)外電力市場(chǎng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

(1)市場(chǎng)模式

AGC輔助服務(wù)從主電能市場(chǎng)中分離出來，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，進(jìn)行單獨(dú)考核和結(jié)算，提供直觀的經(jīng)濟(jì)信號(hào)，引導(dǎo)發(fā)電企業(yè)提供AGC輔助服務(wù)。從世界各國(guó)電力市場(chǎng)來看，以投標(biāo)型提供輔助服務(wù)的情況居多，如新英格蘭、加州、波蘭、阿根廷等電力市場(chǎng)，建議我國(guó)電力市場(chǎng)也采用投標(biāo)型的AGC輔助服務(wù)模式。

我國(guó)AGC輔助服務(wù)的市場(chǎng)組織有以下幾種形式可供選擇:遠(yuǎn)期合約市場(chǎng)(Long-termContract Market )、日前市場(chǎng)(Day-aheadMarket )和實(shí)時(shí)市場(chǎng)(Real-time Market )。比較而言，在日前市場(chǎng)中組織AGC交易更為合理，理由如下:

1)由于系統(tǒng)各時(shí)段AGC需求波動(dòng)較大，遠(yuǎn)期購(gòu)買很可能造成過量或不足。因此，在遠(yuǎn)期合約市場(chǎng)組織AGC交易不夠靈活，只適合決定某幾臺(tái)必開AGC機(jī)組。

2)針對(duì)各時(shí)段AGC需求，在日前市場(chǎng)組織AGC交易比較合理，可以比較準(zhǔn)確地購(gòu)買AGC服務(wù)，減少冗余購(gòu)買，還可以同預(yù)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃相結(jié)合，充分考慮機(jī)組的帶負(fù)荷情況。

3)盡管在實(shí)時(shí)階段可以更精確地判斷系統(tǒng)AGC需求，但在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，機(jī)組可調(diào)整出力范圍很小，可參與AGC市場(chǎng)的機(jī)組較少，結(jié)算問題也較復(fù)雜。所以，不適合在實(shí)時(shí)市場(chǎng)組織AGC交易。

(2)運(yùn)作流程

我國(guó)AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)的運(yùn)作流程可以參照北美新英格蘭電力市場(chǎng)，具體如下:

1)發(fā)電廠投標(biāo)

各發(fā)電廠投標(biāo)內(nèi)容不僅含有投標(biāo)價(jià)格，還含有機(jī)組的技術(shù)指標(biāo)，如自動(dòng)調(diào)節(jié)上、下限，AGC負(fù)荷調(diào)節(jié)速率等。

2)投標(biāo)評(píng)價(jià)和確認(rèn)

電網(wǎng)公司對(duì)各發(fā)電廠的AGC服務(wù)投標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和確認(rèn)，根據(jù)系統(tǒng)總需求確定AGC市場(chǎng)清算價(jià)格。

3)服務(wù)費(fèi)用量化和結(jié)算

電網(wǎng)公司需要對(duì)發(fā)電機(jī)組的AGC設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，得到設(shè)備的投資費(fèi)用。不同發(fā)電機(jī)組的AGC調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)能力各不相同，應(yīng)該獲得不同的補(bǔ)償費(fèi)用。另外，在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，由于負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)或其它一些不可預(yù)測(cè)、不可控因素迫使機(jī)組逆序開機(jī)或調(diào)停，造成AGC服務(wù)的機(jī)會(huì)費(fèi)用。在服務(wù)費(fèi)用結(jié)算周期上可以參考相應(yīng)電能市場(chǎng)的情況。目前，遼寧發(fā)電市場(chǎng)的電能交易每30min結(jié)算一次，而上海發(fā)電市場(chǎng)電能交易的結(jié)算己經(jīng)做到每15min一次。由于我國(guó)電力市場(chǎng)沒有開放用電側(cè)，AGC服務(wù)費(fèi)用的來源不同于

新英格蘭電力市場(chǎng)向用戶單獨(dú)收取，只能隱含在電能費(fèi)用中，然后由電網(wǎng)公司補(bǔ)償給提供AGC服務(wù)的發(fā)電廠。

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電和用電四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。能量管理系統(tǒng)(EMS )是以計(jì)算機(jī)軟硬件為基礎(chǔ)的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，主要針對(duì)的是發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)，用于區(qū)域電網(wǎng)和省級(jí)電網(wǎng)，而借鑒EMS技術(shù)發(fā)展起來的配電管理系統(tǒng)(DistributionManagement System，簡(jiǎn)稱DMS )則主要針對(duì)配電和用電環(huán)節(jié)。

自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)是EMS中最重要的控制功能，是以調(diào)整發(fā)電機(jī)組輸出功率來適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)的反饋控制。它利用電子計(jì)算機(jī)和調(diào)節(jié)性能較好的發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)控制功能，組成一個(gè)小型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，稱為自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)。

AGC發(fā)展至今己有40多年的歷史，經(jīng)歷了由模擬型系統(tǒng)向數(shù)字型系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使得AGC由線性反饋控制上升到最優(yōu)控制?，F(xiàn)在，AGC已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)電力系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的一項(xiàng)較為成熟的綜合技術(shù)。我國(guó)幾個(gè)主要電力系統(tǒng)在60年代都試驗(yàn)過自動(dòng)頻率控制(Automatic Frequency Control，簡(jiǎn)稱AFC)，并在90年代直接引進(jìn)了電力發(fā)達(dá)國(guó)家的AGC系統(tǒng) 。

近年來，我國(guó)的電力行業(yè)正在經(jīng)歷著一場(chǎng)打破獨(dú)家壟斷、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的改革，一些省市己經(jīng)啟動(dòng)模擬電力市場(chǎng)，期望通過經(jīng)濟(jì)杠桿的作用，降低發(fā)電成本，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，應(yīng)該盡量利用現(xiàn)有的EMS，但是EMS在功能和內(nèi)涵上發(fā)生了較大變化。傳統(tǒng)AGC技術(shù)也將因?yàn)槭袌?chǎng)機(jī)制的引入面臨著諸多新問題，如在電力市場(chǎng)下AGC控制目標(biāo)是否有所變化，電網(wǎng)AGC控制算法該做怎樣的改進(jìn)，如何對(duì)參與電網(wǎng)AGC的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)取?

電力工業(yè)從一體化壟斷模式向競(jìng)爭(zhēng)型市場(chǎng)模式的轉(zhuǎn)變是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，需要慎重而行。世界各國(guó)電力工業(yè)改革的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)告訴我們，電力市場(chǎng)的建立和發(fā)展必須根據(jù)本國(guó)電力工業(yè)己經(jīng)形成的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｊ?，?jīng)過嚴(yán)格的論證，制定明確的目標(biāo)，并在法律法規(guī)的支持下有序進(jìn)。我國(guó)的電力市場(chǎng)改革也應(yīng)該遵循這樣的原則，從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)，市場(chǎng)開放程度逐步擴(kuò)大，競(jìng)爭(zhēng)力度逐步增強(qiáng)，改革的最終目的是最大限度地利用市場(chǎng)手段提高電力工業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置 。

我國(guó)從1998年起，開始實(shí)行“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的電力工業(yè)改革，并確定浙江上海、山東、遼寧、吉林、黑龍江等六省市電網(wǎng)為試點(diǎn)單位，建立發(fā)電側(cè)開放的電力市場(chǎng)。發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)模式可以看作是運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制、開展電力商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的初級(jí)階段，在技術(shù)設(shè)備、人員素質(zhì)和運(yùn)行管理尚未達(dá)到較高水平時(shí)，為盡快加快電力工業(yè)的發(fā)展，可以采用這一模式。現(xiàn)階段我國(guó)發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)的主要特點(diǎn)是:

(1)僅發(fā)電側(cè)開放。在發(fā)電側(cè)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，廠網(wǎng)分離，各發(fā)電廠成為獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，成為自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧的競(jìng)爭(zhēng)主體，按照一定的市場(chǎng)規(guī)則競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，而用戶只能從電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)購(gòu)電，不能直接與發(fā)電廠簽訂購(gòu)電合同。

(2)單一購(gòu)買者。實(shí)行“1 N”模式，作為單一購(gòu)買者的電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)，在經(jīng)營(yíng)管理電網(wǎng)的同時(shí)擔(dān)任市場(chǎng)操作員，而各獨(dú)立發(fā)電廠以優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

(3)有限電量競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。首先保證各機(jī)組完成基本電量(或合約電量)，剩余電量實(shí)行競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。

(4)雙軌制競(jìng)價(jià)體系?；倦娏堪春硕妰r(jià)結(jié)算，競(jìng)價(jià)電量按競(jìng)爭(zhēng)性電價(jià)結(jié)算。 在現(xiàn)階段我國(guó)各省市發(fā)電市場(chǎng)中，雖然AGC機(jī)組達(dá)到了一定比重，但是AGC資源還不是很充裕，總的AGC調(diào)整能力相對(duì)于系統(tǒng)需求來說沒有處于明顯過剩狀態(tài)。

當(dāng)AGC輔助服務(wù)和有功電量?jī)煞N電力產(chǎn)品共存時(shí)，可以有聯(lián)合調(diào)度(Joint Dispatch )和序列調(diào)度(Sequential Dispatch)兩種方法它們適應(yīng)于不同的電力市場(chǎng)環(huán)境。在美國(guó)，新英格蘭電力市場(chǎng)采用的是聯(lián)合調(diào)度的方法，而PJM、加州、紐約等電力市場(chǎng)采用的則是序列調(diào)度的方法。

發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配聯(lián)合調(diào)度方法

AGC市場(chǎng)和有功電量市場(chǎng)聯(lián)合競(jìng)爭(zhēng)，交易決策目標(biāo)為這兩個(gè)市場(chǎng)的綜合購(gòu)買費(fèi)用最低 。

主要約束條件有:(1)系統(tǒng)有功平衡約束;(2)系統(tǒng)正、負(fù)備用約束;(3)節(jié)點(diǎn)有功平衡約束;(4)線路輸電容量約束;(5)機(jī)組最大和最小出力約束;(6)機(jī)組最小運(yùn)行與停相持綺時(shí)間。

發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)AGC機(jī)組調(diào)配序列調(diào)度方法

為實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)的公平性和透明性，降低算法的復(fù)雜程度，可考慮對(duì)AGC市場(chǎng)和電量市場(chǎng)分別進(jìn)行容量?jī)r(jià)格和電量?jī)r(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)，并按優(yōu)先權(quán)順序進(jìn)行序列調(diào)度。根據(jù)AGC市場(chǎng)和電能市場(chǎng)優(yōu)先權(quán)順序的不同，又可以分為以下兩種情況:

(1)有功電量市場(chǎng)一AGC市場(chǎng)

具體思路是:同時(shí)組織AGC市場(chǎng)和有功電量市場(chǎng)的報(bào)價(jià)，優(yōu)先進(jìn)行有功電量市場(chǎng)交易，首先不考慮AGC運(yùn)行約束，制定出有功電量預(yù)調(diào)度出力計(jì)劃，形成各時(shí)段的市場(chǎng)清算電價(jià)，并將結(jié)果予以公布。然后考慮AGC運(yùn)行約束，根據(jù)AGC機(jī)組的申報(bào)和系統(tǒng)AGC總需求，以調(diào)度交易中心支付的容量費(fèi)用最小為原則，得到在電量市場(chǎng)競(jìng)價(jià)成功的發(fā)電機(jī)組的AGC容量購(gòu)買計(jì)劃，并予以公布。

該序列調(diào)度方法算法較為簡(jiǎn)單，市場(chǎng)清晰透明，可操作性強(qiáng)。但是，在進(jìn)行出力計(jì)劃調(diào)整之前，機(jī)組的開停狀態(tài)已經(jīng)確定，因此若要采用該調(diào)度方式，必須保證系統(tǒng)有足夠的AGC容量，否則當(dāng)預(yù)留的AGC容量不足時(shí)，只能將報(bào)價(jià)較高的AGC機(jī)組開機(jī)，同時(shí)減少非AGC機(jī)組的出力，以保持系統(tǒng)供需平衡。

(2) AGC市場(chǎng)一有功電量市場(chǎng)

具體思路是:同時(shí)組織AGC市場(chǎng)和有功電量市場(chǎng)的報(bào)價(jià)，AGC市場(chǎng)優(yōu)先交易。以AGC容量購(gòu)買費(fèi)用最小為目標(biāo)，確定各機(jī)組的購(gòu)買容量S;，滿足系統(tǒng)AGC容量總需求夢(mèng)，和AGC速率總需求產(chǎn)“。AGC市場(chǎng)結(jié)束后，由于提供AGC服務(wù)的機(jī)組必須保證一定的基點(diǎn)負(fù)荷，所以自然占有了一定份額的電量市場(chǎng)而不再參與競(jìng)爭(zhēng)，它們的電量報(bào)價(jià)在電量市場(chǎng)競(jìng)價(jià)排序中不再起作用。其余在AGC市場(chǎng)落選的AGC機(jī)組，可以按電量報(bào)價(jià)與普通機(jī)組一起在電量市場(chǎng)中競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。AGC市場(chǎng)和電量市場(chǎng)均按各自的邊際價(jià)格結(jié)算，最終提供AGC服務(wù)的機(jī)組獲得的電量費(fèi)用將與電量市場(chǎng)其它機(jī)組的競(jìng)價(jià)結(jié)果有關(guān) 。

該序列調(diào)度方法也具有方法(1)算法簡(jiǎn)單、市場(chǎng)透明度高、可操作性好的優(yōu)點(diǎn)。另外，優(yōu)先組織AGC交易，機(jī)組出力計(jì)劃尚未確定，可提供AGC服務(wù)的機(jī)組較多，AGC市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力度加大。在AGC市場(chǎng)中獲準(zhǔn)提供AGC服務(wù)的機(jī)組即已具有了一定的基點(diǎn)出力，這樣對(duì)于發(fā)電機(jī)組積極參與電網(wǎng)AGC是一種激勵(lì)。因此，AGC市場(chǎng)優(yōu)先的序列調(diào)度方法非常適應(yīng)于我國(guó)發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)階段AGC資源不很充裕的現(xiàn)狀。

上述分析表明:AGC輔助服務(wù)優(yōu)先的序列調(diào)度方法適用于我國(guó)電力市場(chǎng)初期AGC資源不很充裕的現(xiàn)狀，同時(shí)也突出了AGC的特殊性及其在電力系統(tǒng)中的特殊地位。在發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)中，具備AGC功能的發(fā)電機(jī)組(AGC機(jī)組)單獨(dú)組織起一個(gè)優(yōu)先級(jí)別高于有功電量市場(chǎng)的AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)，進(jìn)行AGC決策和交易 。 發(fā)電市場(chǎng)的市場(chǎng)主體是各獨(dú)立發(fā)電廠和電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)(如代表網(wǎng)省公司的調(diào)度交易中心)。在計(jì)劃交易日的前一天，調(diào)度交易中心公布計(jì)劃交易日各時(shí)段電網(wǎng)AGC容量和速率需求，發(fā)電廠在向調(diào)度交易中心進(jìn)行有功電量申報(bào)的同時(shí)，提交AGC輔助服務(wù)申報(bào)，內(nèi)容包括:機(jī)組的調(diào)節(jié)范圍(或調(diào)節(jié)容量)、調(diào)節(jié)死區(qū)、調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)偏差等AGC技術(shù)指標(biāo)及AGC容量一價(jià)格曲線。

AGC調(diào)節(jié)范圍是指機(jī)組的有效AGC出力范圍，調(diào)節(jié)范圍的大小即為機(jī)組的AGC調(diào)節(jié)容量(單位:MW)o

AGC調(diào)節(jié)死區(qū)是指機(jī)組AGC調(diào)節(jié)無法動(dòng)作的區(qū)間(單位:MW)。

AGC調(diào)節(jié)速率是指機(jī)組在AGC調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其出力的速率(單位:MW/min ) 。

AGC響應(yīng)時(shí)間是指機(jī)組從接收到AGC負(fù)荷指令到產(chǎn)生AGC調(diào)節(jié)動(dòng)作之間的延遲時(shí)間(單位:s)。

AGC調(diào)節(jié)偏差是指機(jī)組AGC動(dòng)作穩(wěn)定點(diǎn)相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的偏差(單位:MW)。

AGC容量一價(jià)格曲線的制定采用的是單位容量報(bào)價(jià)(單位:元/MW)方式，AGC容量報(bào)價(jià)允許一天各時(shí)段采用不同的報(bào)價(jià)曲線。

調(diào)度交易中心根據(jù)發(fā)電廠申報(bào)，對(duì)N臺(tái)參選的AGC機(jī)組制定出優(yōu)先順序表，然后依次選取出參與電網(wǎng)AGC服務(wù)的n臺(tái)機(jī)組，以滿足系統(tǒng)AGC容量和速率需求。被選中的AGC機(jī)組自動(dòng)擁有了一定的基點(diǎn)負(fù)荷，同時(shí)預(yù)留一部分發(fā)電容量，而剩余AGC機(jī)組則進(jìn)入有功市場(chǎng)，與非AGC機(jī)組一起競(jìng)爭(zhēng)，參與電能預(yù)調(diào)度計(jì)劃的制定。

在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，凡是被選中的AGC機(jī)組，都必須根據(jù)調(diào)度交易中心發(fā)出的AGC負(fù)荷指令參與系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線交換功率控制，而未被選中的AGC機(jī)組則嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃，不得擅自參與AGC調(diào)節(jié)。在實(shí)時(shí)負(fù)荷調(diào)整時(shí)，n臺(tái)AGC機(jī)組不分優(yōu)先順序被調(diào)用，統(tǒng)一動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)AGC總?cè)萘炕蚩偢櫮芰Σ蛔銜r(shí)，則對(duì)AGC市場(chǎng)中剩余AGC機(jī)組按優(yōu)先順序表中的排序進(jìn)行計(jì)劃外購(gòu)買。

于是，發(fā)電市場(chǎng)上述AGC輔助服務(wù)框架下的AGC機(jī)組調(diào)配方案如下:確定系統(tǒng)對(duì)AGC調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)速率的需求，并按此需求根據(jù)優(yōu)先順序表選擇AGC機(jī)組參與電網(wǎng)AGC服務(wù)(圖3-1虛線框內(nèi))。實(shí)現(xiàn)該方案的關(guān)鍵和難點(diǎn)在于系統(tǒng)AGC需求的確定。

通過構(gòu)建、求解在兩種結(jié)算方式下的發(fā)電商的競(jìng)價(jià)博弈模型, 得到不同的報(bào)價(jià)策略, 并在此基礎(chǔ)上比較兩個(gè)不同的報(bào)價(jià)策略的社會(huì)總福利, 得出在按照機(jī)組實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算方式下, 由于發(fā)電商提高報(bào)價(jià)從而導(dǎo)致社會(huì)總福利減少的結(jié)論。故本文認(rèn)為, 雖然按照機(jī)組實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算有可能降低有市場(chǎng)力的發(fā)電商操縱市場(chǎng)清算價(jià)的可能性, 但是在加強(qiáng)電力市場(chǎng)交易監(jiān)管下, 還是采用經(jīng)濟(jì)學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中的一般交易結(jié)算方式———統(tǒng)一市場(chǎng)出清價(jià)為好。世界上大多數(shù)電力市場(chǎng)化改革的國(guó)家均采用這種結(jié)算方式也從客觀上說明了其合理性。 2100433B

目前,電力市場(chǎng)主要有兩種結(jié)算方法:

方法1按系統(tǒng)邊際電價(jià)進(jìn)行結(jié)算;

方法2 按機(jī)組的實(shí)際申報(bào)價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。

為此,電力市場(chǎng)的目標(biāo)函數(shù)也分為兩種

1、一種是按系統(tǒng)邊際電價(jià)進(jìn)行結(jié)算的購(gòu)電費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù):

式中:F_m表示電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用;

P_i 為發(fā)電商(或發(fā)電機(jī)組)i競(jìng)價(jià)獲得的發(fā)電功率;

i 表示發(fā)電商的序號(hào),

I 表示發(fā)電商總數(shù);

C_om表示系統(tǒng)邊際電價(jià)。

2、另一種是按照機(jī)組的實(shí)際申報(bào)價(jià)格進(jìn)行結(jié)算的購(gòu)電費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù):

式中：C_i(P_i) 表示發(fā)電商i 發(fā)電費(fèi)用曲線(由報(bào)價(jià)曲線C_oi ( P_i ) 得到) ,是發(fā)電功率P_i 的函數(shù)。

兩種目標(biāo)函數(shù)有相同的約束 ,其中系統(tǒng)功率平衡約束為:

1、電力市場(chǎng)供需模型

在我國(guó)試行的基于電力庫(交易中心) 的電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制中,發(fā)電商、交易中心(電網(wǎng)公司) 、用戶構(gòu)成了一個(gè)特殊的交易市場(chǎng)。在發(fā)電側(cè)市場(chǎng)作為供給者的發(fā)電商面對(duì)的是作為購(gòu)買者的交易中心;而在配電側(cè)市場(chǎng)交易中心又作為電能供給者面對(duì)終端電力用戶。

圖1表示在某一時(shí)刻的2 個(gè)市場(chǎng)的供求均衡。

圖1(a) : P為價(jià)格; Q為電量; P₀為均衡價(jià)格;Q₀為均衡電量; S 為發(fā)電商的供給; D′為交易中心的需求; P_cap為市場(chǎng)交易最高限價(jià); Q_max為最大可供電量。在發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)中,電力公司在預(yù)測(cè)到某一時(shí)刻的負(fù)荷水平后,必須在交易市場(chǎng)中購(gòu)進(jìn)同樣數(shù)值的電量以滿足系統(tǒng)出力與負(fù)荷的實(shí)時(shí)平衡約束,所以需求線D′在圖中表現(xiàn)為一價(jià)格彈性為0 的垂線。

圖1(b) : P, Q , P0 , Q₀ 意義同(a) , D 為用戶需求;S′為交易中心的供給; Qmax為通過輔助服務(wù)所能提供的最大電量。無論是按照MCP 結(jié)算還是按照機(jī)組實(shí)際申報(bào)價(jià)格結(jié)算,對(duì)于某一時(shí)刻用戶的電價(jià)都是固定不變的,所以供給線S′在圖中表現(xiàn)為一條水平線。

2、社會(huì)剩余分析

上述通過對(duì)博弈模型的分析,得出了在按照機(jī)組實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算中機(jī)組會(huì)提高報(bào)價(jià)的結(jié)論。

表示在按照機(jī)組實(shí)際申報(bào)價(jià)格結(jié)算下發(fā)電商提高報(bào)價(jià), 將使得原來在按照MCP 結(jié)算下的供給線S 垂直上移Δb_ca(c) ,變?yōu)樵诎凑諜C(jī)組實(shí)際申報(bào)價(jià)格結(jié)算的S′,結(jié)果使均衡點(diǎn)E 變?yōu)镋′, 均衡價(jià)格變?yōu)镻d ,均衡量變?yōu)镼0′,

P_d-P_s =Δb_ca(c)。此時(shí)消費(fèi)者獲得部分的生產(chǎn)者剩余:即消費(fèi)者剩余為ΔDE′P_d ΔPd E′S′,生產(chǎn)者剩余為S′E′GS ,而社會(huì)總剩余從在MCP 結(jié)算方式下的ΔDES減為DE′GS ,使ΔE′EG 成為無謂損失(Dead WeightLoss) 。因此按照機(jī)組實(shí)際報(bào)價(jià)結(jié)算不僅是剩余在生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間轉(zhuǎn)換,重要的是結(jié)算方式的改變會(huì)造成社會(huì)總剩余(即社會(huì)福利) 的減少。