一种适用于多种电源结构的 电力调峰辅助服务市场

李正文，刘 刚，许 静，高 凯，韩子娇

(1.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

专 论

一种适用于多种电源结构的 电力调峰辅助服务市场

李正文1，刘 刚1，许 静2，高 凯1，韩子娇2

(1.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

辅助服务是指为了保障电力系统安全、经济、优质运行，一般由发电商提供的除正常电能生产外的额外服务。在不同的电力市场中，由于电源结构、电网结构和负荷特性的不同，所需要的辅助服务种类和数量均不相同。介绍了一种应用于多种电源结构、市场参与者自主决策的电力调峰辅助服务市场，对其价格形成机制、服务调用流程、跨省调峰交易以及补偿分摊方式进行了详细描述，期望对我国电力辅助服务市场建设有所启示。

辅助服务；电力调峰；跨省调峰；交易机制

辅助服务贯穿电力系统运行的全过程，是发电企业、电网运营企业和电力用户提供的用于保证系统安全、电力交易和电能质量的服务。根据其作用和对系统贡献的不同，一般分为以下几类[1]：用于平抑系统正常波动的服务，如一次调频、自动发电控制、无功与电压控制等；用于避免电力缺额的服务，如旋转备用、负荷管理等；用于解决电力供应过剩的服务，如发电机组深度调峰、启停调峰以及系统故障后恢复服务，如黑启动容量等。其中，频率控制、无功支持、旋转备用、黑启动服务为较常用的辅助服务[2]。

在传统的垂直管理体制下，发、输、配、供电都属于同一电力公司，辅助服务根据系统需求由调度机构强制调用，其目标是在保证系统安全的前提下使总运营成本最低，不存在辅助服务定价及公平调用的问题。而在发电侧放开的市场格局下，发电商成为独立的市场主体，经济高效发电成为它们的追求目标，辅助服务的供应充裕度及调用模式均发生了较大变化[3-4]。

“十二五”以来，我国风电、核电等清洁能源快速发展，北方地区的供热机组容量及运行占比大幅增加。截止2015年10月底，辽宁省内风电及核电等清洁能源装机占比达到21.7%，冬季供暖季(每年11月至次年3月)，热电机组运行占比达到85.6%，电源调峰能力严重下降，低谷电力平衡及清洁能源消纳十分困难，建立高效实用的调峰辅助服务市场成为各方关注的焦点。

1 辽宁电力调峰市场概述

1.1市场发展历程

辽宁电力辅助服务市场是东北区域电力辅助服务市场的一部分，依照原国家电监会东北电监局印发的《东北区域并网发电厂辅助服务管理办法实施细则》运作，主要经历3个发展阶段。第一阶段是试运行阶段，从2008年开始，此阶段主要从事技术支持系统建设工作，同时进行模拟考核，不实际结算。第二阶段是正式运行阶段，于2010年正式启动，在此阶段，火电、风电机组被设计为有偿调峰服务的提供者，按照调度指令，通过低谷时段提供的额外调峰服务(风电机组指弃风调峰)获取补偿(按照0.5元/kWh给予补偿)；水电机组视为基本调峰机组，不参与有偿调峰费用的分摊和补偿；核电机组视为有偿调峰服务的获益者，仅参与有偿调峰费用的分摊，不给予补偿。此阶段有偿调峰服务的调用模式仍为传统的强制性调用，发电企业根据调度指令被动参与调峰市场，各省级电网的调峰辅助服务市场独立运作与结算，相互之间没有直接联系。第三阶段从2014年10月开始，对市场交易规则进行了较大修改，尊重市场主体的主观意愿，引入了日前竞价、日内出清的市场模式，同时增加了联络线跨省调峰交易，将市场范围由省级电网扩展至东北区域电网，全区域内所有参与调峰辅助服务市场的发电企业统一计算、分省结算。

1.2调峰辅助服务分类

辽宁调峰辅助服务市场主体为省调直接调度的火电、风电、核电、水电、光伏发电企业。火电机组是有偿调峰辅助服务的供应者，参与范围为10万kW及以上容量；风电、光伏电站等间歇性电源以及核电机组视为不具备调峰辅助服务能力，是调峰服务的获利者，仅参与有偿调峰费用的分摊；水电机组仅提供基本调峰服务，不参与有偿调峰服务的补偿与分摊。

1.2.1 基本调峰服务

基本调峰辅助服务定义为火电厂单位统计周期内平均调峰率小于或等于48%时所提供的调峰辅助服务。如式(1)：

σ=(Gmax-G)/Gmax×100%

(1)

式中：σ为平均调峰率；Gmax为最大可发电量，指按照机组额定容量所计算的单位统计周期内的发电量；G为实际发电量，指机组在单位统计周期内的发电量。

1.2.2 有偿调峰服务

按照补偿方式分为深度调峰、启停调峰以及联络线跨省调峰3种。

深度调峰：指调峰率σ大于48%时所提供的调峰服务。

启停调峰：指火电机组按照调度指令，在规定时间内完成启停机所提供的有偿调峰。

联络线跨省调峰：指为减少风电弃风，通过日内调整省间联络线计划进行的跨省有偿调峰支援。

1.3有偿调峰服务交易流程

辽宁调峰辅助服务市场按照日前集中竞价、日内调用出清、月度统计结算的程序实施。市场总体流程见图1。

图1 辽宁电力调峰辅助服务市场总体流程

2 省内有偿调峰补偿与分摊

有偿调峰服务包括火电机组深度调峰服务和火电机组启停调峰服务。深度调峰服务费用由火电机组根据调峰率参与分摊或补偿。风电、核电机组仅参与辅助服务费用的分摊。

2.1有偿调峰价格

火电机组提供的有偿调峰服务价格通过日前集中竞价、日内调用出清的市场机制形成。

2.1.1 日前集中竞价

火电企业每日10时前，根据自身意愿，向调度机构申报次日深度调峰、启停调峰有偿服务报价以及机组有功出力可调空间。

深度调峰服务采用“阶梯式”补偿机制，根据调峰率划分三档补偿价格。火电企业在各档调峰限价区间内自愿浮动报价，见表1。

表1 火电机组深度调峰报价分档 元/kWh

火电机组启停调峰有偿服务采用一次性补偿机制，根据机组额定容量分别设置相应补偿价格上限。火电企业可以根据自身启停调峰成本在最高限价内自愿下浮报价，见表2。

表2 火电机组启停调峰补偿价格分档

2.1.2 日内调用出清

调峰辅助服务遵循“按需调用，优先调用基本调峰辅助服务”的原则，由调度机构按照日前竞价形成的报价由低到高的顺序进行调电，并通过技术支持系统向各火电企业公开发布。对于特殊情况下由调度机构临时调用的额外深度调峰或机组应急启停调峰服务，按照调峰率σ对应补偿分档的报价上限执行。

有偿调峰服务按照档内出清价格结算。档内出清价格指当日单位统计周期内实际发生调峰补偿的最高报价。

2.2深度调峰服务补偿

按照电力调度指令，调峰率大于48%的火电机组获得深度调峰补偿。补偿费用根据火电机组不同调峰深度所对应的三档报价采用“阶梯式”补偿机制计算，具体补偿金额如式(2)：

(2)

全省有偿调峰补偿费用如式(3)：

(3)

式中：R为全省有偿调峰补偿总金额；n为全省获取有偿调峰补偿的火电机组台数。

2.3深度调峰费用分摊

2.3.1 火电分摊方法

调峰率小于48%的火电机组参与深度调峰费用分摊。其中：参与分摊的火电机组根据实际调峰率的不同，按照“少调多罚”的原则，分三档依次加大分摊比重。具体的分摊算法如式(4)—(6)：

(4)

(5)

(6)

(7)

2.3.2 风电分摊方法

根据风电场实际发电量比例进行分摊，同时考虑风资源差异，通过设定修正系数，减少风资源较差风电场的分摊金额。具体算法如式(8)：

(8)

式中：sw为风电场深度调峰分摊费用；gw为风电场实际发电量；kw为风电场发电量修正系数。当风电场利用小时数h>1 700 h，kw=1；当700

2.3.3 核电分摊方法

考虑核电机组发电出力不能频繁调节的技术特点，仅设定核电机组负荷率超过52%以上的部分电量参与分摊。具体算法如式(9):

(9)

2.3.4 分摊费用约束机制

设置了风电场和火电厂有偿调峰服务分摊金额上限，防止调峰能力差的发电商承担过大的有偿调峰分摊费用。当调峰费用大于分摊上限时，按分摊金额上限进行支付。具体的算法如式(10)—(12)：

(10)

(11)

(12)

因风电场调峰分摊费用阶梯修正或火电厂、风电场分摊费用达到上限，导致补偿金额存在资金缺额时，通过下面方式进行平衡。

a. 上年度新机并网调试差额资金的50%填补调峰补偿金额缺口。

b. 仍然存在调峰补偿缺额时，由调峰率高于48%的火电机组分摊，如式(13):

(13)

2.4应急启停调峰补偿与分摊

火电机组启停调峰实行一次性定额补偿，按月进行统计和结算。补偿费用按照当日实际发生启停调峰的同容量级别机组的最高报价出清，用除该机组外的其他火电机组、风电场、核电厂月度深度调峰分摊费用比例进行分摊。具体算法如式(14)：

(14)

3 跨省有偿调峰辅助服务

当省级调峰市场无法解决本省电网调峰(包括弃风)问题时,区域调度机构组织各省级调度开展跨省调峰辅助服务。跨省调峰辅助服务仅对深度调峰部分进行补偿和分摊。跨省调峰价格为支援提供省内实际发生的深度调峰各档出清电价；跨省调峰电量为支援提供省内火电机组在各有偿调峰分档区间内的未发电量。补偿费用计算如式(2)、式(3)所示。

跨省调峰辅助服务补偿和分摊费用与相关省的省内调峰费用一并统计和结算。支援提供省的补偿费用优先用于支付省内火电机组深度调峰补偿费用，跨省调峰服务补偿上限为省内实际发生的全部深度调峰有偿服务补偿费用。被支援省的跨省调峰服务分摊费用按省内机组的深度调峰费用分摊比例分摊。具体算法如式(15)：

s‴t、s‴w、s‴n=(st、sw、sn)/S×R‴

(15)

式中：s‴t、s‴w、s‴n分别为各火电机组、风电场、核电厂月度跨省调峰分摊金额；R‴为跨省调峰服务补偿总费用。

4 市场运行情况

选取2013年和2014年11—12月份有偿调峰结算数据作为算例进行分析。在当前模式下，火电企业是有偿调峰的唯一提供者，通过自主竞价，直接影响市场的出清价格。为了获得最大收益，火电企业更加关注电网调峰需求，根据市场出清情况，优化燃煤掺烧配比，及时消除设备缺陷，主动保障机组调峰能力。与初期市场相比，当前市场在优化配置调峰资源方面发挥了更大作用。详见表3、表4。

表3 2013—2014年供暖期有偿调峰费用补偿情况万元

注：冬季供暖期是辽宁电网低谷调峰最为困难的时期，此阶段有偿调峰交易最为活跃。

表4 2013—2014年供暖期火电机组调峰率情况 %

由表3、表4可见，与2013年的初期市场相比，2014年11—12月份，火电机组有偿调峰补偿金额同比增长26%，机组综合调峰率提升1.31%，对应多接纳风电电力25万kW。特别是11月供暖初期，有偿调峰补偿金额同比增长52%，调峰率同比提升1.58%，说明供暖初期热电机组的调峰能力得到了充分利用，解决了长期以来热电企业以供热为由消极参与电网调峰的问题。

另外，在当前模式下，风电企业仅参与有偿调峰费用分摊，不再获得弃风调峰补偿，在市场初期由火电企业承担的全部调峰费用，改由不提供有偿调峰服务的火电、风电及核电企业共同承担，体现了谁受益谁付费的市场原则。当前模式下有偿调峰费用分摊比例见图2。

图2 2014年11—12月有偿调峰服务费用分摊比例

由图2可见，供暖初期，火电企业在满足基本供热需求的前提下，积极参与调峰市场交易，深度调峰分摊费用比例比供暖中期降低9.5%；风电企业是深度调峰服务的获益者，分摊了较多的深度调峰补偿费用，分摊费用比例比供暖中期升高8.7%。供暖中期，火电机组的供热需求增加，机组深度调峰能力下降，有偿调峰分摊费用比例上升。

跨省调峰作为省级电网调峰市场的补充，补偿费用与省间联络线电力曲线形状以及相关省级电网的调峰能力、风电发电情况密切相关。2014年11月供暖初期，由于省外火电机组的调峰能力较强，当省内风电消纳空间不足时，省外火电机组提供了较多的跨省调峰服务，产生了较多的跨省调峰分摊费用；供暖中期，省外火电机组的深度调峰能力下降，对省内调峰市场的支援减少，跨省调峰分摊费用随之大幅下降。如图3所示。

图3 2014年11—12月跨省调峰服务费用分摊情况

5 结论

本文介绍了一种应用于多种复杂电源结构的电力调峰辅助服务市场，对其价格形成机制、服务调用流程、跨省调峰交易以及补偿分摊方式进行了详细描述。通过实际运行数据，可以得出以下几点结论。

a.调峰服务价格由市场竞价形成，调动了火电企业提供深度调峰服务的积极性，有效发挥了市场资源配置的重要作用。

b.补偿分摊方式考虑了不同类型机组的固有调峰特性，兼顾了不同企业的利益诉求，体现了“责权利对等”的基本原则。

c.跨省调峰交易是对省级调峰辅助服务市场的有益补充，在一定程度上起到了区域电网调峰互济的作用。但是由于跨省调峰电量与省间联络线受电计划密切相关，因此在省间调峰支援补偿方面仍存在较大的计划经济模式，需要结合我国电力体制改革进展深入讨论研究。

[1] 葛 炬,张粒子,周小兵.电力市场环境下辅助服务问题的研究[J].现代电力,2003,20(1)：80-85.

[2] 赵大溥,陈志姚,钟 金,等.电力市场环境下辅助服务市场的实现[J].中国电力,2007, 40(2)：80-84.

[3] 黄永皓,尚金成,康重庆,等.电力辅助服务交易市场的运作机制及模型[J].电力系统自动化,2007,27(2)：33-36.

[4] 刘廷辉.电力市场化进程中若干问题的探讨[J].黑龙江电力,2008,30(2)：81-85.

One Market of a Variety of Power Structures for Peaking Regulation Ancillary Service

LI Zhengwen1, LIU Gang1, XU Jing2, GAO Kai1, HAN Zijiao2

(1. State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Ancillary services means additional services which protect the power system security, economic and high-quality operation.It is usually provided by the production of electricity generation company in addition to the normal outside. Due to the different power structure, grid structure and load characteristics, type and quantity of ancillary services required, electricity markets are different. This article describes one power peaking ancillary services market which includes power structures used in a variety of market and participants autonomous decision-making. It describes in details form.Its price formation mechanism, the service call process, as well as inter-provincial transactions peaking compensation payments and hopes building some inspiration for China’s power ancillary services market.

ancillary services; power peaking regulation; power peaking regulation across provinces; trading mechanism

F426.61

A

1004-7913(2017)08-0001-05

李正文(1980)，男，硕士，高级工程师，从事发电调度及新能源管理工作。

2017-05-10)