1000MW超超临界燃煤机组调频辅助服务应用分析

武宝刚 蔡峰 陈俊彦 张扬 李敏

摘 要：文章以江苏省内两家1000MW超超临界燃煤机组为例，介绍电力调频辅助服务市场市场化投用以来对发电企业的影响。以江苏省内两家百万燃煤机组2020年7月数据进行经济性分析，结合机组的运行数据对机组安全性进行综合分析。燃煤机组参与调频服务后发挥市场在调频资源优化配置中的决定性作用，激励发电企业提升调频服务供应质量，提升江苏电网安全、稳定、经济运行水平。

关键词：电力调频 辅助服务 安全性 经济性

引言

电力調频辅助服务，是指电源在一次调频以外，通过自动发电控制（AGC）功能在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。电力调频辅助服务市场化以来，为规范市场运营，各省都制定了调频市场规则，来满足市场需求。

1 电力调频辅助服务发电企业侧应用情况介绍

根据华东网调有关文件，具备AGC功能的统调火电机组必须申报电力调频辅助服务单价，因此只要是统调机组必须具备调频能力，积极参与报价。各省电力辅助服务（调频）市场交易规则略有不同，但都是通过AGC功能实现，不再执行自动发电控制（AGC）服务调用补偿，而是依据新的补偿规则。不能提供辅助服务的机组必须向电网上交辅助服务费用，提供辅助服务费用主要是光伏、风电等不具备调频能力的机组，因此火电机组提供调频辅助服务是大势所趋。

电网发布调频需求容量，电厂侧根据综合调频性能进行综合报价，电力调度机构发布经安全校核后的电力调频辅助服务市场出清结果，中标机组通过AGC功能实现电力调频辅助服务。

江苏电力市场的出清结果根据“七日综合调频性能指标/调频报价”由高到低进行排序（同等条件调节范围大、申报时间早者优先），按照“按需调用、按序调用”原则预出清，直至中标机组调频容量总和满足次日最大调频需求容量。机组（包含中标、临时和紧急调整）所提供的电力调频辅助服务依据实际调频里程、调频性能及里程单价按日统计、按月结算服务费用。市场主体调频里程申报价格的下限和上限分别为0.1元/兆瓦，报价上限 1.2 元/兆瓦。退出调频辅助服务的考核单价为 0.1 元/ （兆瓦·小时）。

调频服务费用=有效里程*Kp（当日调频性能指标）*单价。例如：7月14日某电厂 #2机组调频报价为 5.33=（7天综合性能指标Kp为3.47/报价为0.65元/兆瓦），电力调频市场根据“七日综合调频性能指标/调频报价”由高到低进行排序，按照“按需调用、按序调用”原则预出清，5.33的值机组是中标的，当日有效里程为12077，当日报价为0.65元，结算收益为12077*4.04*0.65=31714，系统结算当日收益为31679元。

2 百万燃煤机组提供电力调频辅助服务经济性分析

2.1江苏百万燃煤机组1，2020年7月提供电力调频辅助服务情况。

2.2江苏百万燃煤机组2，2020年7月提供电力调频辅助服务情况。

2.3机组提供调频辅助服务数据分析

2.3.1机组提供调频辅助服务后系统收益增加明显。机组1提供调频辅助服务一个月的系统收益为77.37万元，机组2综合调频性能较好提供调频辅助服务一个月的收益为124.92万元。

2.3.2中标机组单日参加调频的总里程较未中标机组多。机组未中标时调频里程很小，在非中标模式下综合调频性能会低于中标模式，若连续多日不中标，可能需要报一个较低的价格才能重新中标，会大幅影响调频收益。机组1和机组2七月分别中标24次和23次，数据显示提供调频辅助服务获得的系统收益明显比未中标时多。

2.4机组提高综合调频性能后的系统收益分析

提高机组主蒸汽压力，汽轮机高调门开度减小，提高了机组的综合调频性能，汽轮机高压调门开度（节流损失）与机组的AGC响应、一次调频响应性能是相互矛盾的。调门开度越小，节流损失越大，但蓄能的增加可以提高负荷的响应速度、一次调频响应速度、机组AGC的响应速度。下面从节流损失、调频系统收益、机组一次调频电网考核、AGC测速电网考核四个方面进行对比。

2.4.1提高主蒸汽压力后汽轮机高调门节流损失增大。节流损失1：根据2020年7月统计百万机组1的高调门运行区间多为40-50%，40%开度下对应的节流损失为1.2MPa（高调门前后压差）。根据经验公式调门压损每升1%，则汽轮机热耗率将上升2～3 kJ/（kW?h）。每提高1MPa主汽压力，对应节流损失增加的煤耗约为0.6g/Kwh。假定标煤价800元/t，平均负荷率750MW，其对应月度节流损失提高为800*750*10^3*0.6*24*30/10^6=25.92万元/月;节流损失2：为使高调门运行区间多为38～42%，40%开度下对应的压力损失为6.69%（高调门前后压差与高调门前压力比），高调门运行在40%开度与57%开度相比压损增大3.26%，按百万机组月度电量4.04亿kWh、调门平均压降较原来增大1%，热耗率增大2.8kJ/（kW?h）计算，单台机组节流损耗增加4.04*3.26*2.8*800*10^8/10^3*29308=10.0万元/月。分析：通过以上两种方法计算调门关小后节流损失增大分别为26万、10万。

2.4.2调频系统收益。优化机组的滑压曲线，使高调门运行区间多在40%以下，机组综合调频性能Kp提高了，每天系统收益增加约2万元，月度增加调频系统收益为60万元，显然获得的调频补偿与增加的节流损耗之差为正，可以通过大数据进行综合统计计算出获得调频系统收益与调门节流损耗增加差值最大所对应的最佳的滑压曲线，争取获得最大的经济效益。

2.4.3一次调频。优化滑压曲线后能保证高调门的运行区间大部分在40%～45%，能保证一次调频测试时合格。不会产生因一次调频测试不合格而导致的电网的两个细则考核。