輔助服務(wù)市場輔助服務(wù)概述國外輔助服務(wù)概況輔助服務(wù)成本分析AGC市場旋轉(zhuǎn)備用市場無功輔助服務(wù)黑啟動(dòng)輔助服務(wù)1.1什么是輔助服務(wù)？電力系統(tǒng)的主要功能是發(fā)電、輸電和供電給用戶。但是，為了滿足供電質(zhì)量要求，在必要情況下，必須由一定類型的技術(shù)設(shè)施來保證電力系統(tǒng)可靠性和安全性。這些技術(shù)設(shè)施全部稱為輔助服務(wù)。大多數(shù)輔助服務(wù)由生產(chǎn)電能的同樣設(shè)備提供---電能市場和輔助服務(wù)市場緊密結(jié)合總之，通常意義上的輔助服務(wù)，相對(duì)于有功市場而言，是指為了保障電力系統(tǒng)安全、促進(jìn)電力交易和保證電力供應(yīng)，由發(fā)電商提供的除正常電能生產(chǎn)外的額外服務(wù)。1.2開展輔助服務(wù)市場的必要性為了維持商品的質(zhì)量，發(fā)電商應(yīng)提供調(diào)頻、擔(dān)任事故備用和電壓支持的服務(wù)。不是所有的發(fā)電機(jī)組都能提供這種服務(wù)，只有裝有調(diào)頻裝置和跟蹤負(fù)荷能力強(qiáng)的發(fā)電機(jī)組才能提供這種服務(wù)。發(fā)電公司必須為提供這種服務(wù)付出代價(jià)（包括設(shè)備投資和放棄在現(xiàn)貨市場上的競價(jià)機(jī)會(huì)）。交易中心必須對(duì)發(fā)電公司提供的服務(wù)進(jìn)行補(bǔ)償。輔助服務(wù)市場正是組織發(fā)電公司對(duì)輔助服務(wù)的需求進(jìn)行的競爭，從而發(fā)現(xiàn)發(fā)電公司提供的輔助服務(wù)的市場價(jià)值，并按這一價(jià)值對(duì)發(fā)電公司進(jìn)行結(jié)算。1.3輔助服務(wù)的分類（1）負(fù)荷跟蹤與頻率控制（AGC）

實(shí)時(shí)處理較小的負(fù)荷與發(fā)電功率的不匹配，維持系統(tǒng)頻率，并使控制區(qū)內(nèi)負(fù)荷與發(fā)電功率的偏差及控制區(qū)之間的交換功率實(shí)際值與計(jì)劃值的偏差最小。（2）備用

電力系統(tǒng)除滿足最大負(fù)荷需求外，為保證電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而保持的有功功率儲(chǔ)備。按照響應(yīng)速度備用可以細(xì)分為：旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用、替代備用等。（3）無功電壓支持

通過發(fā)電機(jī)或輸電系統(tǒng)中的其他無功電源向系統(tǒng)注入或從系統(tǒng)吸收無功功率，以維持輸電系統(tǒng)的電壓在允許范圍內(nèi)。（4）事故后恢復(fù)服務(wù)（黑啟動(dòng)）

整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，可以不依賴別的外來電源幫助，通過啟動(dòng)系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力的機(jī)組來帶動(dòng)無自啟動(dòng)能力的機(jī)組，逐步擴(kuò)大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)。電網(wǎng)的黑啟動(dòng)以電廠的黑啟動(dòng)為前提。黑啟動(dòng)電廠應(yīng)具備在沒有外援廠用電的情況下啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的能力。1.4輔助服務(wù)的特點(diǎn)輔助服務(wù)市場與電量市場是并列的；兩個(gè)比較特殊的輔助服務(wù)就是AGC和旋轉(zhuǎn)備用，這些服務(wù)需要發(fā)電機(jī)組不能帶足夠負(fù)荷，維持一定在線容量，以滿足實(shí)時(shí)容量需求或者提供平衡電能；輔助服務(wù)的特征是提前預(yù)留容量，并在實(shí)時(shí)調(diào)度中分配電量。這意味著需要支付兩類相關(guān)價(jià)格：容量價(jià)格和電量價(jià)格。2.國外輔助服務(wù)概況澄清誤解：輔助服務(wù)≠輔助服務(wù)市場！國外各電力市場都定義了自己的輔助服務(wù)項(xiàng)目，但并不是都組織了輔助服務(wù)市場。即使組織了輔助服務(wù)市場，也并不是所有的輔助服務(wù)項(xiàng)目都通過競標(biāo)市場來獲得。設(shè)置輔助服務(wù)市場的電力市場主要有澳大利亞、美國新英格蘭、美國PJM、美國加州和美國紐約州。2.1國外輔助服務(wù)設(shè)置-英國澳大利亞美國新英格蘭美國PJM美國加州美國紐約州AGC日前市場日前市場日前市場日前市場日前市場實(shí)時(shí)市場備用10分鐘旋轉(zhuǎn)備用10分鐘非旋轉(zhuǎn)備用30分鐘運(yùn)行備用日前市場旋轉(zhuǎn)備用日前市場旋轉(zhuǎn)備用非旋轉(zhuǎn)備用替代備用日前市場10分鐘旋轉(zhuǎn)備用、10分鐘非旋轉(zhuǎn)備用30分鐘非旋轉(zhuǎn)備用日前市場和實(shí)時(shí)市場無功長期合同長期合同成本結(jié)算黑啟動(dòng)長期合同長期合同長期合同2.2國外輔助服務(wù)設(shè)置-其他主要市場輔助服務(wù)的主要研究點(diǎn)3.輔助服務(wù)成本分析在我國，輔助服務(wù)問題長期未引起足夠的重視。傳統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制下，電廠提供各類輔助服務(wù)被規(guī)定為“義務(wù)”。長期無償提供輔助服務(wù)，也使發(fā)電企業(yè)對(duì)維護(hù)系統(tǒng)的安全性和可靠性失去足夠的積極性。在市場環(huán)境下，發(fā)電企業(yè)是獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，所提供的輔助服務(wù)應(yīng)該是有償?shù)摹?yīng)從成本角度分析各類輔助服務(wù)，建立輔助服務(wù)的成本模型。由于發(fā)電機(jī)組提供輔助服務(wù)時(shí)，往往同時(shí)提供大量電能，這部分電能又屬于輔助服務(wù)的服務(wù)費(fèi)用。因此，輔助服務(wù)成本研究的一個(gè)值得注意的問題就是盡量將輔助服務(wù)成本與發(fā)電部分的成本分離，以避免由輔助服務(wù)和電量雙重結(jié)算而造成的成本重復(fù)計(jì)算。輔助服務(wù)的成本可以分為固定成本和可變成本。3.1固定成本從輔助服務(wù)的固定成本投資看，可以分為兩類：一類是輔助服務(wù)與發(fā)電服務(wù)共享相同的固定成本；另一類是輔助服務(wù)必須添加特殊的裝置或設(shè)備的成本。3.1.1輔助服務(wù)與發(fā)電服務(wù)共享相同的固定成本提供這類輔助服務(wù)無需額外添加裝置或設(shè)備。大多數(shù)輔助服務(wù)都屬于這類情況。比如：發(fā)電機(jī)既可發(fā)出有功，也可發(fā)出無功。但生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是有功電量，無功電量是其副產(chǎn)品，因而難以確定哪一部分為有功設(shè)備投資，哪一部分為無功設(shè)備投資。再如：發(fā)電機(jī)組既可以發(fā)電，也可以提供各類備用。很難確定哪一部分為發(fā)電投資，哪一部分為備用投資。3.1.2輔助服務(wù)必須添加特殊的裝置或設(shè)備的成本

這部分裝置的投資專門針對(duì)該項(xiàng)輔助服務(wù)。AGC輔助服務(wù)要求火電機(jī)組具備調(diào)頻器（LFC裝置）和CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)），以便提供良好的頻率響應(yīng)和負(fù)荷調(diào)節(jié)的能力；黑啟動(dòng)服務(wù)要求機(jī)組具備無需外部電源的自啟動(dòng)裝置，從而可以完成機(jī)組重啟動(dòng)，并恢復(fù)系統(tǒng)的供電。這部分裝置的固定成本屬于輔助服務(wù)的固定成本。3.2可變成本輔助服務(wù)的可變成本包括兩部分：（1）輔助服務(wù)的運(yùn)行成本（2）維持輔助服務(wù)能力的成本3.2.1輔助服務(wù)的運(yùn)行成本主要是調(diào)用該輔助服務(wù)時(shí)發(fā)電的服務(wù)成本。調(diào)用該輔助服務(wù)時(shí)的發(fā)電過程與普通的發(fā)電過程的成本基本相同，額外增加的成本很小。在AGC、各類備用、無功和黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)的運(yùn)行過程，基本等同于普通的發(fā)電過程或啟動(dòng)過程，額外只是增加機(jī)組的銅耗和磨損的成本，這部分成本可忽略。由于發(fā)電的服務(wù)成本可以在電量市場中結(jié)算，因此，輔助服務(wù)的運(yùn)行成本屬電量成本，在輔助服務(wù)成本研究中不必考慮，以避免重復(fù)計(jì)算。3.2.2維持輔助服務(wù)能力的成本維持輔助服務(wù)能力的成本包含兩方面：1）維持輔助服務(wù)的附加成本2）損失的機(jī)會(huì)成本1）維持輔助服務(wù)的附加成本從維持輔助服務(wù)能力的附加成本看，絕大多數(shù)輔助服務(wù)容量的預(yù)留，都將導(dǎo)致發(fā)電運(yùn)行成本的增加。機(jī)組煤耗曲線近似為下降型或倒鉤型，單位發(fā)電成本通常隨機(jī)組出力的增加而減少。提供旋轉(zhuǎn)備用的機(jī)組，將導(dǎo)致機(jī)組出力點(diǎn)的下降和發(fā)電煤耗的上升。維持旋轉(zhuǎn)備用的附加成本，就是這部分增加的發(fā)電成本。2）損失的機(jī)會(huì)成本 維持某項(xiàng)輔助服務(wù)能力，將導(dǎo)致機(jī)組在電量市場或其他輔助服務(wù)市場中獲利機(jī)會(huì)的喪失，從而產(chǎn)生機(jī)會(huì)成本。3.3輔助服務(wù)成本分析的作用發(fā)電商：認(rèn)識(shí)輔助服務(wù)的價(jià)值，合理的報(bào)價(jià)，允許適度分配自身有限的發(fā)電能力交易中心：對(duì)所需的輔助服務(wù)心中有數(shù)，合理組織輔助服務(wù)交易，識(shí)別明顯的投機(jī)4.AGC市場電力系統(tǒng)的有功不平衡負(fù)荷表現(xiàn)為頻率的波動(dòng)和聯(lián)絡(luò)線潮流的變化等信號(hào)AGC系統(tǒng)的控制目標(biāo)為區(qū)域控制誤差A(yù)CE(AreaControlError)。電力系統(tǒng)對(duì)AGC的需求為維持系統(tǒng)頻率及聯(lián)絡(luò)線交換功率的調(diào)節(jié)容量。電力系統(tǒng)的AGC調(diào)節(jié)容量分為兩部分：向上調(diào)節(jié)容量和向下調(diào)節(jié)容量---確定基值點(diǎn)4.1機(jī)組的報(bào)價(jià)機(jī)組為了提供AGC服務(wù)，加裝了額外的AGC設(shè)備，使發(fā)電成本增高；另外工作在AGC基值點(diǎn)上將犧牲部分可發(fā)電空間的發(fā)電利潤，AGC容量付費(fèi)還要補(bǔ)償這部分少發(fā)電的機(jī)會(huì)成本。所以AGC機(jī)組一旦交易成功，即使沒有被調(diào)用，也仍然要對(duì)其支付容量費(fèi)用；機(jī)組申報(bào)調(diào)頻容量－價(jià)格曲線。4.2競爭原理AGC與其他輔助服務(wù)的競價(jià)過程是是分離的；報(bào)價(jià)方提交的容量報(bào)價(jià)與電量報(bào)價(jià)是分離的；AGC輔助服務(wù)如果在市場中被調(diào)用，還需支付電量費(fèi)用；AGC輔助服務(wù)的容量成本主要是其機(jī)會(huì)成本。4.3AGC市場的交易決策4.4價(jià)格機(jī)制調(diào)頻容量價(jià)格不應(yīng)高于該發(fā)電容量產(chǎn)生的最大利潤；對(duì)機(jī)組漲跌幅度進(jìn)行限制；結(jié)算價(jià)格包括容量電價(jià)和電量電價(jià)；優(yōu)化目標(biāo)：各時(shí)段系統(tǒng)總的AGC輔助服務(wù)邊際價(jià)格最低。約束條件系統(tǒng)AGC響應(yīng)速率需求系統(tǒng)AGC容量需求機(jī)組AGC容量限制4.5AGC輔助服務(wù)市場模型AGC輔助市場AGC機(jī)組調(diào)頻范圍AGC機(jī)組響應(yīng)速率AGC機(jī)組報(bào)價(jià)AGC性能價(jià)格排序系統(tǒng)AGC容量需求系統(tǒng)AGC速率需求約束條件機(jī)組AGC申報(bào)AGC機(jī)組購買容量AGC性能邊際價(jià)格AGC交易決策4.6在日前組織AGC市場的合理性分析

與預(yù)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃結(jié)合起來，可以充分考慮機(jī)組的帶負(fù)荷情況；針對(duì)各時(shí)段AGC需求的分時(shí)購買，可以降低系統(tǒng)AGC的總購買成本。5.旋轉(zhuǎn)備用市場備用的分類方式旋轉(zhuǎn)備用非旋轉(zhuǎn)備用替代備用組織備用市場的時(shí)限：考慮到15分鐘的實(shí)時(shí)市場，備用能力的市場達(dá)到10分鐘即可。5.1備用輔助服務(wù)多數(shù)市場規(guī)定，旋轉(zhuǎn)備用為與系統(tǒng)同步運(yùn)行的機(jī)組10分鐘內(nèi)可以增加（調(diào)節(jié)）的備用容量。非旋轉(zhuǎn)備用通常為幾十分鐘之內(nèi)可以迅速開機(jī)并帶負(fù)荷的機(jī)組。對(duì)于系統(tǒng)的慢速備用，如30分鐘或60分鐘的替代備用，通常為防止系統(tǒng)出現(xiàn)第二次意外事故而設(shè)置，所以，系統(tǒng)的替代備用需求是維持機(jī)組N-2安全約束所需的容量。系統(tǒng)的替代備用不應(yīng)低于電網(wǎng)中的單機(jī)容量次高的機(jī)組。5.2系統(tǒng)備用市場競價(jià)容量的確定正備用：發(fā)電機(jī)組不能帶足負(fù)荷，而維持一定在線容量，以滿足實(shí)時(shí)容量需求或者提供平衡電能。需要支付兩類相關(guān)價(jià)格：容量價(jià)格和電量價(jià)格。因此需要組織市場進(jìn)行備用容量報(bào)價(jià)。負(fù)備用：沒有機(jī)會(huì)成本，無須組織報(bào)價(jià)。負(fù)備用正備用5.3備用機(jī)組與可中斷負(fù)荷的報(bào)價(jià)系統(tǒng)備用的機(jī)組申報(bào)如下數(shù)據(jù)：單位備用容量－價(jià)格曲線。備用機(jī)組調(diào)節(jié)速率。可中斷負(fù)荷：在緊急時(shí)刻切斷部分負(fù)荷，相當(dāng)于投入了備用機(jī)組。可中斷負(fù)荷申報(bào)內(nèi)容：可中斷時(shí)間區(qū)間，中斷提前預(yù)知時(shí)間，中斷持續(xù)時(shí)間，中斷負(fù)荷容量范圍，中斷負(fù)荷－價(jià)格曲線。可中斷負(fù)荷不需要進(jìn)行電量報(bào)價(jià)，其切負(fù)荷電量后應(yīng)該按現(xiàn)貨供電價(jià)格支付。5.4備用市場競價(jià)原理備用市場競價(jià)容量：需要滿足常規(guī)的可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)正備用應(yīng)該達(dá)到系統(tǒng)負(fù)荷的3－5%。應(yīng)該在備用市場開始前公布系統(tǒng)需求。出于備用容量付費(fèi)考慮，備用市場必須同電量市場分離出來。備用機(jī)組在申報(bào)中應(yīng)該既申報(bào)電量價(jià)格又申報(bào)容量價(jià)格。對(duì)備用機(jī)組的排序，僅按備用容量價(jià)格作為排序的指標(biāo)。備用機(jī)組也參與現(xiàn)貨有功電量市場的競爭，備用機(jī)組的電量報(bào)價(jià)取其在日前有功電量市場上的報(bào)價(jià)。備用機(jī)組的電量報(bào)價(jià)也影響現(xiàn)貨電量價(jià)格。備用市場的決策在日前有功電量市場交易結(jié)束之后進(jìn)行。5.5備用市場的組織與交易決策市場組織備用申報(bào)在計(jì)劃交易日的前一日進(jìn)行；電力調(diào)度交易中心先公布計(jì)劃交易日各時(shí)段的備用需求，發(fā)電廠和可中斷用戶的備用申報(bào)與有功申報(bào)同時(shí)進(jìn)行。備用市場的交易決策：根據(jù)機(jī)組申報(bào)的備用調(diào)節(jié)速率，得到機(jī)組的備用容量大小。按照備用機(jī)組和可中斷負(fù)荷的申報(bào)價(jià)格由低到高排序確定購買備用機(jī)組及購買容量。5.6價(jià)格機(jī)制與結(jié)算機(jī)組報(bào)價(jià)限制措施：最高限價(jià)漲跌幅度限制備用機(jī)組的結(jié)算過程：容量結(jié)算與電量結(jié)算容量結(jié)算：當(dāng)備用機(jī)組或可中斷負(fù)荷在市場上有成交后，交易中心其備用容量費(fèi)用的支付。容量費(fèi)用＝購買的備用容量×備用報(bào)價(jià)。電量結(jié)算：備用機(jī)組參與發(fā)電的過程中，交易中心對(duì)其電量的支付。旋轉(zhuǎn)備用市場旋轉(zhuǎn)備用日前申報(bào)旋轉(zhuǎn)備用報(bào)價(jià)順序旋轉(zhuǎn)備用交易結(jié)果預(yù)調(diào)度計(jì)劃以及AGC交易結(jié)果系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用需求預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷較大波動(dòng)旋轉(zhuǎn)備用機(jī)組實(shí)時(shí)調(diào)用預(yù)留5.8在日前組織備用市場的合理性分析與預(yù)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃結(jié)果結(jié)合起來，可以充分考慮機(jī)組的負(fù)荷剩余情況；針對(duì)各時(shí)段備用需求的分時(shí)購買，可以降低系統(tǒng)備用的總購買成本。日前組織的備用市場可以在最后交易，這樣不會(huì)影響發(fā)電權(quán)交易結(jié)果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置。5.9備用問題擴(kuò)展備用的地域分布 由于電網(wǎng)中機(jī)組分布的不均勻、負(fù)荷分布的不均勻，特別是電網(wǎng)傳輸容量的限制，雖然電網(wǎng)中的總備用容量充足，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)卻無法調(diào)用。區(qū)域B區(qū)域A潮流方向出現(xiàn)阻塞備用不足備用富裕解決思路思路1：分區(qū)備用電價(jià)思路2：發(fā)電權(quán)和用電權(quán)

無功補(bǔ)償：發(fā)電廠無功生產(chǎn)的時(shí)候，將會(huì)造成容量占用，能量損耗，有必要對(duì)提供無功補(bǔ)償?shù)臋C(jī)組進(jìn)行付費(fèi)。6.1無功服務(wù)的技術(shù)要素6.2無功的模式確定全網(wǎng)總的無功補(bǔ)償費(fèi)用。電網(wǎng)公司從輸電費(fèi)用中提取一部分，彌補(bǔ)發(fā)電廠的少發(fā)有功的機(jī)會(huì)成本，適當(dāng)考慮機(jī)組的損耗。根據(jù)各成員提供的無功多少，確定無功補(bǔ)償?shù)谋壤裏o功的調(diào)度模式：提供無功的市場成員，無條件地服從電網(wǎng)調(diào)度，采用就地平衡的原則。無功市場管理措施：系統(tǒng)的電壓控制需要各參與