电力辅助服务交易市场的运作机制及模型

电力辅助服务交易市场的运作机制及模型

黄永皓1,尚金成2,康重庆1,夏　清1,孟远景2,何南强2

(11清华大学电机系,北京市100084;21河南省电力公司调度通信中心,河南省郑州市450052)

摘要:电力辅助服务是电力市场运营的重要内容,辅助服务市场是随着电力市场化改革的不断深入而逐步被业界所重视的一种市场模式,其运作机制及市场竞价模式还有待进一步深入研究。文中给出了一种适合中国国情的电力辅助服务市场运作机制,对其交易流程、需求预报和发布、数据申报、竞价规则、交易机制及发电与输电辅助服务的调度进行了详细的描述。关键词:辅助服务;竞价;交易机制中图分类号:TM 73;F 12319

收稿日期:2002211218。

1　辅助服务基本概念

发电辅助服务包括:自动发电控制(A GC ),又称有功频率控制;运行备用;替代备用;无功及电压支持;恢复及黑启动。按照备用的响应特性,运行备用服务可进一步分为旋转备用(热备用)和非旋转备用(停机备用)两部分。旋转备用指可以在极短的时间(m in 级)内响应调度需要,为系统提供出力的机组,包括热备用、空转备用和停下来的水电机组;非旋转备用,又称冷备用或停机备用,指机组处于停机状态,并可在短期成为可调度的机组。

旋转备用、非旋转备用和替代备用三者的区别,只在于机组响应调度的速度。对于旋转备用,机组始终处于开机状态,可以在极短的时间内响应调度需要;对于非旋转备用,机组处于停机状态,但可以在10m in 内成为可调度机组;对于替代备用,可以在60m in 内成为可用的发电容量。

辅助服务贯穿每一个交易时段,是在市场中确保电网安全、稳定运行的重要手段。在制定市场运营规则时,需要对电网辅助服务保持一定的政策倾向性,激励发电商为电网提供高质量的辅助服务。

2　辅助服务市场

211　市场交易流程

市场运作按交易日进行。每个交易日为一个日历日,分为48个交易时段,每个交易时段30m in 。交易日从北京时刻0:00开始,第1个时段为0:00～0:30,最后一个时段为23:30～次日0:00。

现货市场公布需求的同时,电力交易中心向所有市场成员发布各类辅助服务市场的需求总量。

下午2:00之前,所有获得辅助服务许可证的发

电公司申报完毕。申报程序负责对申报数据进行粗校验。

电力交易中心按照本规定的相应规则,决定各市场的交易方案以及市场出清价,并于下午5:00前发布。

在实时调度过程中,若电力调度中心认为有必要,可调用获得辅助服务合同的机组参与系统调节。

在实际运行后2d 内,电力交易中心根据本规则,对各辅助服务提供商的辅助服务以及电量的偏差进行清算,并于下月初进行统一结算。212　市场组织流程

辅助服务市场主要决定了对各项辅助服务的购买,在系统的实际负荷与短期负荷预测出现偏差时,具体如何调整则由实时市场来决定。在实时市场的调用顺序是:①先调用A GC 机组进行快速的自动发电—频率调整,维持系统负荷平衡;②调用旋转备用机组替换A GC 机组,维持系统A GC 容量;③组织15m in 实时市场交易,通过在实时市场购买机组的出力,替换旋转备用机组,维持系统的正常旋转备用。辅助服务市场总体流程图如图1所示。21211　A GC 市场的组织流程

在日前申报结束之后,根据系统各时段的A GC 需求、A GC 机组的容量报价、A GC 机组的跟踪能力(调频响应速率)确定对A GC 机组的购买容量,即A GC 市场交易结果。

结合各A GC 机组的购买容量与A GC 机组的可调频出力范围,得到A GC 机组的基值出力点范围。参与A GC 服务的机组必须在此基值出力区间运行,A GC 机组基值出力点的具体值需要根据其在有功市场报价的高低,由后面的日前有功市场的预调度计划来决策。

日前有功市场的预调度计划根据A GC 机组的基值范围、各机组的出力范围,在考虑系统正负备用

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3第27卷　第2期2003年1月25日 电力系统自动化A u tom ati on of E lectric Pow er System s

V o l .27　N o.2

Jan .25,2003

图1　辅助服务市场总体流程

F ig.1　Flow chart of anc illary serv ice market

约束和系统各种其他安全约束的情况下,制定出机组次日各时段的运行出力点(包括A GC机组的运行基值点),即次日的预调度计划。

21212　旋转备用市场的组织流程

旋转备用市场交易计划的制定在日前有功市场预调度计划之后。根据系统各时段旋转备用需求和机组的旋转备用报价,考虑机组跟踪负荷能力和机组剩余的运行备用容量,最终确定各机组旋转备用的购买量,即机组旋转备用市场的交易结果。21213　与日前有功市场之间的协调

日前有功市场的预调度计划需要考虑水电机组的预留情况、A GC机组的基值范围、各机组的出力范围和系统正负备用约束等条件,制定出机组次日的预调度计划。其中A GC机组的基值范围直接修正了A GC机组的可调节范围,而在预调度计划结束时,计划结果中A GC机组的出力点即对应其基值运行点。

在预调度计划中考虑了系统的正、负备用。这种备用属于系统的运行备用,即只考虑机组的变化范围而不考虑其10m in跟踪能力。另外,在预调度计划中考虑的正、负备用是基于系统安全性约束的(而非基于经济性条件的),即不考虑报价因素的方式。21214　与实时市场之间的协调及实时调用过程电力系统不平衡负荷及频率波动根据其周期长短和幅值大小可分为3类:①A类:频率波动的周期在10s之内,幅值在0.025H z以下,由于幅值小、周期短,E M S不对其进行控制,而由机组的一次调频进行调节。②B类:频率波动的周期在10s～3m in,幅值在0.05H z～0.50H z,主要由冲击负荷变动引起,是电网A GC主要调节对象。对于这类频率波动,有关设计技术规程根据控制区域内装机容量或最大负荷大小,规定了频率偏差允许的波动范围。③C类:频率波动的周期在2m in～20m in,幅值较大,主要由生产、生活及气候变化引起。对这类频率波动的控制,现在主要由E M S的超短期负荷预报软件进行控制。

辅助服务市场主要决定了对各项辅助服务的购买,在系统的实际负荷与短期负荷预测出现偏差时,具体如何调整则由实时市场来决定。实时市场亦称平衡市场,主要目的是平衡系统中的不平衡负荷。

实时市场的调用过程和顺序是:

a1在系统出现了A类不平衡负荷时,通过所有机组调速器的作用维持系统负荷平衡,但系统将有微小的频率偏差,即处于有差调节状态。

b1在系统出现了B类不平衡负荷时,先调用A GC机组进行快速的自动发电—频率调整,通过A GC机组调频器的作用减少地区控制误差(A CE),维持系统负荷平衡,系统此时将处于无差调节状态。

c1在系统出现了B类不平衡负荷并持续了一段较长时间(10m in)后,调用旋转备用机组替换A GC机组,并将其拉回A GC计划的基值运行点,以维持系统的A GC容量在规定的安全范围之内。

d1在系统出现了B类不平衡负荷并持续了相当长的一段时间(15m in)后,或系统出现C类不平衡负荷后,必须组织15m in的实时市场交易。在实时市场通过增加购买机组的出力,在下一时段替换掉所有旋转备用机组,以维持系统的旋转备用在规定的安全范围之内。

是否组织实时市场主要根据有无C类不平衡负荷决定。C类不平衡负荷的预测主要是由超短期负荷预报软件进行,要求超短期负荷预报的精度在1%之内。

213　需求预报和发布

电力交易中心在进行短期负荷预报之后,结合年合约、月合约市场以及现货市场的交易情况,制定调频服务和各类备用的需求。

在日前市场开市的同时,电力交易中心向所有市场成员公布各类备用的需求总量。

214　数据申报

获得辅助服务许可证的发电公司按照以下规定的要求进行申报。申报按照单个注册机组提供其技术参数和报价。

调频服务的申报数据(A GC申报内容)有:有效A GC出力范围、A GC调频死区、A GC响应速率(∃P m in)、A GC响应时间、A GC调频精度、A GC 价格曲线。有效A GC出力范围是A GC机组的工作区间,A GC机组的出力点只有工作在该区间上才可以提供A GC服务。A GC调频死区是机组调频无法动作的区间(单位:MW)。A GC响应速率是机组在A GC服务工作区间内可以响应系统频率变化的调整速率,为简化问题方便,正、负两个方向的跟踪能

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