电力市场中自动发电控制研究.pdf

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1、学校代和51 鱼生璺!桁瓤孝卞科枝大署硕士学位论文电力市场巾自动发电控制研究学位巾请人：学科专业：指导教师：答辩日期：盖【5宇控制工程汪秉文教授2 0 0 5 年11J j8 日华中科技大学硕士学位论文摘要在电力市场环境下，自动发电控制A G C(A u t o m a t i cG e n e r a t i o nC o n t r 0 1)的运行控制及其交易必须作为一个整体系统来研究，论文回顾了我国电网自动发电控制系统的发展历史及现状，介绍了我国电力工业全国联网及市场化改革的进程，分析了目前电网自动发电控制系统存在的问题及发展的方向，明确了课题的研究内容。本文提出了A G C 交易的总体

2、解决方案，阐述了电力系统频率调节的基本原理、联合电力系统的负荷频率控制方法，通过A G C 系统稳定电力系统频率来提高电能品质以满足电力供需实时平衡，并且在A G C 系统的功能、控制目标、主要系统构成模块、控制过程与A O C 数据库进行概述的基础上，本文详细介绍了A G C 的两种控制性能评估标准；北美电力可靠性委员会N E R C(N o n hA m e r i c a nE l e c t i c i t yR e l i a b i l i t vC o u n c i l)推出的A 1、A 2 标准与C P S(C o n t r o lP c f f o r m c eS t

3、a n a r d)l、C P S(C o n t r o lP e r f o r m a n c eS t a n a r d)2 标准，并分析了A 1、A 2 标准的缺陷及C P S l、C P S 2 标准的优点。目前C P S l、C P S 2 标准也正逐渐成为我国电网A G C 系统的标准，本文提出了一种基于C P S l、C P S 2 标准改进湖南电网A G C 系统的方法。由于在电力市场环境下，发电公司不愿无偿提供A G C 服务，A G C 成为一种有偿的辅助服务，需要通过市场交易实现A G C 系统的运行。目前电力市场中A G C 交易存在两种基本方式：长期合约交易与竞

4、价交易。长期合约A G C 交易的困难在于如何对发电机组进行补偿，在对发电机组A G C 成本分析的基础上，本文提出了实用的电力市场A G C 费用补偿方法。在竞价交易A G C 时，首先必须确定系统A G C 调节容量，在对电力系统历史负荷数据及A G C 调节历史数据分析的基础上，本文提出了两种比较科学的系统A G C 调节容量计算方法。最后，对课题的研究迸行了总结，并提出了以后的研究方向。关键词：自动发电控制(A G C)电力市场A G C 交易控制性能标准控制策略华中科技大学硕士学位论文A b s t r a c tU n d e rt h ee n v i r o n m e n t

5、o fe l e c t r i c i t ym a r k e t，t h eC O n t r o lo p e r a t i o na n dt r a d eo fA G Cs h o u l db ea n a l y s e da saw h o l es y s t e m T h eb a c k g r o u n do fA u t o m a t i cG e n e r a t i o nC o n t r 0 1(A G c)S y s t e mi no u rc o u n f f yi sr e v i e w e d n ep r o g r e s s

6、i n ga c t u a l i t i e so fn a t i o n a l w i d ep o w e r 鲥di n t e r c o n n e c t i o na n de l e c t r i c i t ym a r k e tr e f o r mi no u rc o u n t r ya r ei n t r o d u c e d T h ep r o b l e m se x i s i t i n gi nA G Cs y s t e m sa n dd e v e l o p i n gd i r e c t i o no fA G Cs y s

7、t e m sa r ea n a l i z e d a n dt h ec o n t e n t so ft h ep a p e ra r ep r o p o s e d n eb a s i cp r i n c i p l eo ff r e q u e n c yr e g u l a t i o no fe l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n dl o a d f r e q u e n c yc o n t r o lm e t h o do f j o i n te l e c t r i cp o w e rs y s t e mi

8、 Si n t r o d u c e d A u t o m a t i cG e n e r a t i o nC o n t r o l(A G C)S y s t e mi m p r o v e st h eq u a l i t yo ft h ep o w e rb yh o l d i n gt h ef r e q u e n c yo ft h ep o w e rt om a i n t a i nt h eb a l a n c eo ft h es e r v i n ga n dn e e d i n go ft h ee l e c t r i cp o w e

9、rn ef u n c t i o n c o n t r o lg o a l，m a i nm o d u l e，c o n t r o lp r o c e s sa n dd a t a b a s eo fA G Cs y s t e ma r es u m m a r i z e d T w oc o n t r o lp e r f o r m a n c es t a n d e r d so fA G Cs y s t e m s，A 1，A 2S t a b d a r da n dC P S l C P S 2S t a n d a r d a r ei n t r o

10、 d u c e d T h e ya l lp u b l i s h e db yN E R C(N o r t hA m e r i c a nE i e c t i c i t yR e l i a b i l i t yC o u n c i l)n ed r a w b a c k so fA 1 A 2S t a b d a r da n dt h ea d v a n t a g e so fC P S l C P S 2S t a n d a r da r ea n a l y s e d C P S l C P S 2S t a n d a r dh a sb e i n

11、gb e c o m i n gt h ed e v e l o p i n gd i r e c t i o no fA G Cs y s t e m s Ap r a t i c a lm e t h o di sp r o p o s e dt om o d i f yt h eA G Cs y t e mi nH u n a np o w e rg r i d T h e r ea r et w ob a s i cm e t h o do fA G Ct r a d ei ne l e c t r i c i t ym a r k e t，l o n g t e r mc o n t

12、 r a c tt r a d ea n db i dt r a i d I ne l e c t r i c i t ym a r k e te n v i r o m e n t，t h eg e n e r a t i o nc o m p a n yw i l ln o tp r o v i d eA G Cs e r v i c ef r e e，A G Cb e c o m ea na n c i l l a r ys e r v i c e n ed i f f i c i l t yo fl o n g-t e r mc o n t r a c tt r a d ei sh o

13、 wt oc o m p e s a t et h eA G Cg e n e r a t o r s o nb a s i so fa n a l y s i so fc o s to fA G Cg e n e r a t o r s，ap r a c t i c a lc o m p a s a t i o nm e t h o di Sp r o p o s e d O nt h eb a s i so fa n a l y s i so fl o a dh i s t o r yd a t aa n dr e g u l a t i o nd a t ao fA G Cg e n e

14、 r a t o r si nd e t a i l，t w or e a s o n a b l et w oc o m p u t em e t h o d sf u rt h es y s t e mA O Cr e g u l a t i n gc a p a c i t ya r ep r o p o s e d A tt h ee n do ft h i st h e s i s，t h em a i nr e s u l t so fr e s e a c ha r es u m m a r i z e da n dt h ef u r t h e rw o r ki Sp o

15、i n t e do u t 越w e l l K e y w o r d s：A u t o m a t i cG e n e r a t i o nC o n t r o l(A G C)，E l e c t r i c i t yM a r k e t，A G Ct r a d eC o n t r o lP e r f o r m a n c eS t a n d a r d，C o n t r o lS t r a t e g yU独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已

16、经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：季申寻加F 年|月汐E t学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。篡黧q“躲坛久学位论文作者签名：指导教师签名：J 宅敌，细5 辱f4 黾8 日2 8 0 芏年日g

17、日华中科技大学硕士学位论文1 1 课题研究背景和意义1 绪论2 0 世纪8 0 年代末和9 0 年代初，世界电力工业开始了放松管制、引入竞争机制的电力市场改革I”。与西方发达国家类似，中国的电力工业也于1 9 9 8 年开始了市场化改革，当年1 2 月国家提出了“厂网分开、建立发电侧开放电力市场”的改革目标，东北电网的辽宁、吉林、黑龙江与山东、浙江、上海成为国家指定的首批试行厂网分开、竟价上网的试点省，开展了电力交易中心建设与竞价上网试点工作。目前，市场化改革已经成为中国的电力工业的发展方向，改革也正逐步深入。随着我国电力行业的发展建设及电力市场改革的深入进行，“全国联网，厂网分家”成为电力系

18、统改革的主要方向，作为电力市场辅助服务主要内容的A G C 控制及其交易就成为了运行维护及电力市场交易中必须解决的问题，同时A G C 运行控制与交易必须作为一个整体系统来研究，其原因主要如下：为了提高电网频率质量、维持电网的安全稳定运行，现代电网必须具备A G C 控制及其交易系统。由于A G C 需要发电机组预留发电容量，并且机组参与A G C 调整增加了运行成本，因而发电公司不愿无偿将机组投入A G C 运行。所以在电力市场中，A G C 也成为一种商品，电网调度中心向发电公司支付一定的费用，发电公司的机组就投入A G C 运行，从而可以按照调度中心能量管理系统E M S(E l e c

19、 t d c i t ym a n a g es y s t e m)下发的A G C 指令调节发电功率，满足系统调频需求。在电力市场中，A G C 交易功能属于辅助服务的一种。与此同时，稳定的频率是电力系统正常运行的基本条件，也是衡量电能质量的一项基本指标。自动发电控制A G C 在实现高质量电能的前提下以满足电力供需实时平衡为目的，其根本任务是实现下列目标1 2 J：f 1)维持电网频率在允许误差范围之内，频率累积误差在限制值之内；(2 1 控制互联电网净交换功率按计划值运行，交换电能量在计划限值之内；(3)在满足电网安全约束条件、电网频率和对外净交换功率计划的情况下协调参与遥调的发电厂(

20、机组)的出力按最优经济分配原则运行，使电网获得最大的效益。华中科技大学硕士学位论文自2 0 世纪8 0 年代中期起，我国四大区域电网(华东、东北、华北、华中)和部分省电网引进了国外的A G C 系统，为我国电网调度自动化系统的发展奠定了基础。截至2 0 0 3 年6 月底，全国有3 1 个省级及以上电网投入了A G C 系统。现代电网的规模越来越大，如果缺少A G C 系统，整个电网将难以正常运行。随着我国全国联网、西电东送的进行，电网的规模越来越大，对A G C 系统的要求也越来越高。目前国内各大电网的A G C 系统的运行一般按照北美N E R C(N o r t hA m e r i c

21、 a nE l e c t i e i t yR e l i a b i l i t yC o u n c i l)制订的C P C(C o n t r o lP e r f o r m a n c eC r i t e r i a)准则中的A 1、A 2 标准进行考核，A G C 系统运行时的控制策略也按照满足A 1、A 2 标准设计。由于A 1、A 2 标准本身存在缺陷，按照A 1、A 2 标准设计的A G C 系统难以满足大电网互联的要求，不利于发挥电网互联的优势。因此，N E R C 于1 9 9 6 年推出了C P S(C o n t r o lP e r f o r m a n c

22、 eS t a r i a r d)标准(包括C P S l、C P S 2)。与A 1、A 2 标准相比，C P S l、C P S 2标准更加注重对电网频率的控制，而且有利于事故情况下互联电网各控制区相互支援，从而能够发挥大电网的优势。目前湖南电网A G C 系统的控制策略也是按照A 1、A 2 标准设计的，随着国内C P S l、C P S 2 标准的逐步实施，需要对现有A G C 系统的控制策略进行修改，使之能够满足C P S l、C P S 2 标准。由于不同电网的A G C 系统构成不同，因此控制策略的修改也不尽相同，如何对湖南电网现有的A G C 系统进行改进，使之适应C P S

23、 l、C P S 2 标准是迫切需要研究的问题。与西方国家的电力市场相比，我国的电力市场在市场环境、市场结构、调度模式等方面都将不同，因此也不可能完全照搬西方国家的电力市场模式。对于电力市场A G C 交易，也需要探索适合于我国实际情况的交易模式与方法。在这一研究背景下，本文结合我国电力工业以及湖南电网的实际发展情况，对如何采用C P S l、C P S 2 标准改造湖南电网现有A G C 系统及区域电力市场A G C 交易模式进行了初步的研究与探索。按照C P S I、C P S 2 改造以后的湖南电网A G C 系统将能够更加稳定地对电网频率进行调节，而且能够在华中电网事故情况下实现与其它

24、省电网合理的相互支援，最终提高电网安全性水平及频率质量。目前华中区域电力市场正在建设过程中，合理选择的A G C 交易模式将实现各个市场参与者共赢，使改革能够顺利进行，有利于改革过程中电网的安全稳定运行。2华中科技大学硕士学位论文1 2 研究的内容和要达到的目标本文的研究内容及要达到的目标包括以下三个方面：(1)、通过在电力市场形势下电力系统发展现状，分析A G C 交易系统的内涵及外延，提出总体解决方案；(2)、湖南电网A G C 系统控制策略的改进方法，目标是改进后的A G C 系统能够满足C P S l、C P S 2 标准：(3)、基于成本分析的A G C 机组费用补偿方法及系统A G

25、 C 调节容量计算方法，目标是为长期合约方式A G C 交易提供一种比较合理的费用补偿计算方法，为竞价方式提供比较科学的系统A G C 调节容量计算方法。结合湖南电网的实际情况及电力市场的发展趋势，基于自动控制、电力系统运行与控制、电力市场的理论与方法，本文在这两个方面进行了一些研究。1 3 国内外现状和发展趋势目前国内外A G C 系统的研究主要包括三个方面：(1)、全国联网后A G C 控制模式的变化在全国联网之前，各区域电网中网调A G C 一般采用恒定频率控制F F 研F l a tF r e q u e n c yC o n t r 0 1)方式运行，省(市)调A G C 采用恒定联

26、络线交换功率控制F T C(F l a tT i e l i n eC o n t r 0 1)方式运行。如华中电网在未考虑川渝联网情况下，按调度关系分为5个区：华中网调与湖北、湖南、河南、江西省调，网调控制区内无负荷区，华中网调A G C 按照F F C 模式运行，4 省调按照F F C 模式运行I 孔。华北电网按调度关系分为4个区；华北网调与内蒙、山西、河北省调，华北网调按照F F C 模式运行，3 省调按照F T C 模式运行。其他区域电网的A G C 控制模式与华中电网、华北电网类似。随着全国联网工程的实施，部分区域电网实现了交流联网，相应网调的A G C 控制模式由F F C 方式过

27、渡到了联络线和频率偏差控制T B C(T i e 1 i n el o a df r e q u e n c yB i a sC o n t r 0 1)模式。例如华北电网与东北电网实现交流联网后，华北网调与东北网调的A G C控制模式均改为T B C 模式【4】：华中电网与川渝电网交流联网后，华中网调与川渝电网的A G C 控制模式也改为T B C 模式。由于采用F T C 方式不利于各省(市)A G C 在事故情况下互相支援，省(市)调A G C 未来也将过渡到T B C 方式。因此未来区域电网3华中科技大学硕士学位论文中A G C 将采用分层T B C 控制方式，形成一个分层分布式控制系

28、统共同维持整个系统发电与负荷的实时平衡。(2)、如何按照C P S 标准改造现有A G C 系统目前国内各电网A G C 系统一般按照A 1、A 2 标准设计，由于A 1、A 2 标准自身存在的缺陷，这些A G C 系统难以适应全国联网的要求。因此，C P S l、C P S 2 标准将在我国各大电网中逐步推广，各电网A G C 系统均将按照C P S l、C P S 2 标准进行改造。文献【5】从C P S l、C P S 2 标准出发，根据东北电网A 1、A 2 标准A G C 控制模式，利用历史频率偏差数据及A C E(A r e aC o n t r o lE r r o r,区域控制

29、偏差)数据，计算了长时间范围内东北电网C P S l、C P S 2，分析了东北电网A 1、A 2 标准A G C 控制模式直接应用于C P S l、C P S 2 标准的效果，结果表明C P S l、C P S 2 标准较A 1、A 2 标准要求更加严格，对A G C 系统控制性能要求较高。文献【6】结合华东电网运行的实际对A 1、A 2 标准与C P S l、C P S 2 标准进行了比较，得出C P S l、C P S 2 标准更有利于电网运行的结论。文献【7】介绍了江苏电两按照C P S l、C P S 2 标准改造A G C 系统的方案。文献【8】提出了一种新的基于C P S l、C

30、 P S 2 标准的A G C 控制逻辑。(3)、电力市场A G C 交易方法从1 9 9 0 年4 胃起，英国率先开始对其电力工业进行了大规模的市场化改革并取得了一定的成果，电力工业的效率大大提高，电力生产彻底改变了过去供不应求的局面，电价大幅度下降。在改革后的8 年中，扣除通货膨胀因素，实际电价下降了2 5，国家不再补贴电力工业，服务质量也明显改善。在英国电力工业改革取得一定成果后，许多国家，如美国、澳大利亚、薪西兰、挪威、瑞典、德国、阿根廷、日本等国相继开展了不同程度的市场化改革。解除垄断、引入竞争机制、增强电力工业活力、优化资源配置、提高效率、改善服务，已经成为现代电力工业发展的必然趋

31、势。中国的电力工业市场化改革始于1 9 9 8 年，当年1 2 月国家提出了“厂网分开、建立发电侧开放电力市场”的改革目标。2 0 0 0 年，6 个省级电力市场以不同模式运营。2 0 0 2 年，电力体制改革方案出台，有关电力体制改革的大方案确定，其主要内容包括：重组发电资产，建立若干个独立发电公司；重组电网资产，设立国家电网公司和南方电网公司，在国家电网公司下辖几个区域性电网公司；设立国家电力监管委员会，负责电力监管。2 0 0 3 年，国家电力监管委员会决定建设华北、东北、华东、华中、西北、南方六大区域电力市场，全国大部分地区大部分发电企业实行竞价上网，符合4华中科技大学硕士学位论文条件

32、的大用户(含独立配售电企业)直接向发电企业购电。当前，区域电力市场建设仍然是我国电力市场改革的重点。在电力市场环境下。发电公司、电网公司成为不同的利益主体。由于A G C 需要发电机组预留发电容量，并且机组参与A G C 调整增加了运行成本，因而发电公司不愿无偿将机组投入A G C 运行，A G C 逐渐成为了一种有偿的辅助服务。文献【9】从实时电价理论出发，分析探讨了实时电价对系统频率控制的可能性。文献f l o】提出了一种旋转备用价格理论。文献i n 介绍了电力系统控制的实践和新概念。文献f 1 2】介绍了电力市场环境下的一种以价格为基础的A G C 模拟器。文献【1 3】介绍了电力市场中

33、A G C辅助服务交易有两种基本的组织方式：一种是签订长期合约，在系统需要A G C 服务时直接调用机组，机组参与A G C 运行将获得一定的经济补偿；另一种是组织A G C 市场，通过竞价拍卖获取A G C 服务。目前世界各国电力市场中采用竞标方式获得A G C辅助服务的情况居多，这也成为一种主流趋势。由于A G C 交易与电能交易之间的耦合，在进行A G C 交易决策时必须统筹考虑电能交易。根据A G C 交易与电能交易之间关系，A G C 交易存在两种基本决策方式：顺序交易决策法与联合交易决策法。此外，也可以将A G C 辅助服务交易包含在电能交易中，由此产生混合交易决策法(1 4-”l

34、。1 4 论文的主要章节安排全文章节安排如下：第1 章概述了国内A G C 系统应用现状及存在的问题、电力市场的出现背景和发展现状、国内A G C 系统研究现状，确定了本文的主要研究内容。第2 章主要阐述了A G C 交易市场的产生及主要特点，分析了A G C 交易的形式，设计了A G C 交易的组织方式及控制与交易的流程，同时分析对比了各种交易决策方法。第3 章阐述了电力系统频率调整的基本原理及A G C 系统的基本原理。第4 章介绍了评价A G C 系统性能的A 1、A 2 标准及C P S l、C P S 2 标准，分析了A 1、A 2 标准的缺陷，提出了按照C P S l、C P S

35、2 标准改进湖南电网A G C 系统控制策略的方法。第5 章介绍了电力市场环境下A G C 交易的基本思路。对于长期合约方式A G C 交5华中科技大学硕士学位论文易，分析了A G C 机组的成本，提出了费用补偿方法；对于竞价方式A G C 交易，提出了A G C 调节容量的计算方法。第6 章对本文的研究进行了系统的总结，提出了今后有待进一步研究的问题。6华中科技大学硕士学位论文2 电力市场A G C 交易模式A G C 辅助服务是电力系统的重要特征之一，关系到电力系统的安全运行与可靠性。许多发达国家已将A G C 运行控制及其交易从电量交易市场中分离出来，建立独立竞价的A G C 交易市场，

36、与电量交易市场并行。我国目前的发电侧电力市场仅限于电量市场。在电力市场环境下，如何进行A G C 辅助服务的市场组织、指标量化和费用结算等问题亟待解决。在我国传统的调度机制下，电厂提供A G C 服务是无偿的，所以，发电企业没有参与A G C 辅助服务的积极性。在我国引入市场机制、引导市场参与者积极提供备用服务，能够更有效地提高系统运行的安全性和稳定性。由于A G C服务与电能生产的耦合性较强，A G C 服务的综合决策较复杂，合理组织并协调市场、量化A G C 服务并制定合理的价格、优化系统运行仍是电力市场理论和实践中的难点。2 1A G C 交易的产生随着我国电力工业体制改革的日益深人，开

37、放发电侧电力市场的逐渐成熟，电力辅助服务市场的构建也提上了改革日程。在发电、输电、配电垂直一体化的传统电力工业体制下，辅助服务的提供是备发电厂的义务，调度员可以命令电厂无偿提供诸如自动发电控制(A G C)、备用容量等辅助服务。但在新的电力市场环境下，由于电厂已是一个独立的经济实体，所以不愿无偿提供辅助服务，同时还希望每种服务都能明码标价，以保证其应得的利益。随着开放电力市场，引人竞争机制，A G C 作为一个重要的辅助服务，必须给予相应的经济补偿。从目前的情况看，调度中心根据发电机组的A G C 性能来安排其提供A G C 服务的数量，没有按照市场竞争方式选择提供A G C 的机组，对发电公

38、司提供A G C 服务的补偿也未能很好地体现竞争市场的“三公”原则川。长期下去，不仅会造成发电公司不愿提供A G C 服务，不愿在A G C 设备上进行投资和技术改进，而且会造成提供辅助服务方面的供需紧张，进而影响到全电网的供电质量。因此，在保证电网安全可靠的同时，要遵循市场经济的原则，应当积极创造条件将A(c：辅助服务市场从电量主市场中分离出来，进行单独考核和结算，加大竞争力度，激励发电公司主7华中科技大学硕士学位论文动参与A G C 市场竞争，更严格地确保电网的安全稳定。在我国，A G C 控制容量比例较高的电网已将A G C 运行调控方式分为两类：第一类是跟踪发电曲线指令运行；第二类是按

39、电网实时控制指令运行，使本系统的频率保持额定值或使联络线的功率维持于计划值。电力市场建立后，电网A G C 的目标也发生了相应的改变，由主要承担电网频率调节、网际联络线交换功率控制和经济调度等任务，转变为在保证安全、可靠、及时地调节频率(或A C E)的前提下，使得市场中代表网省公司向发电厂购电的电力调度交易中心向电厂支付的A G C 辅助服务费用达到最小。按照这个目标，应首先建立辅助服务市场，确定出为电网提供A G C 服务的电厂的选择标准和考核结算方法，并建立相应的电网A G C 辅助服务报价系统，以便I根据报价情况和参与电网A G C 的电厂的选择标准，科学合理地评估和选择参与电网A G

40、 C+的电厂。2 2A G C 交易的特点A G C 辅助服务的特征是：机组提前预留A G C 容量，并运行于基值点上，在实时调度中，根据需要对机组运行基值点再调整。A G C 调节区由A G C 机组自动调整上下限确定。调节区的大小，即为该机组的A G C 调节容量。出于系统安全性考虑，交易中心所购买的A G C 服务必须同时满足系统A G C 总调节容量需求和系统A G C 总调节速率需求。预先设定的A G C 机组工作点，即机组的基值点，通常基值点设为调节区中点。运行于基值点的A G C 机组，由于预留了A G C 容量，可能牺牲部分参与电量市场的获利机会，这部分损失的发电利润为A G

41、C 机组的机会成本。另外，机组为提供A G C服务，加装了额外的A G C 设备，增加了发电容量成本。所以，中标A G C 机组，即使没有被调用，仍然应支付部分容量费用，以补偿其A G C 装置成本和机会成本。另外，A G C 机组的使用价值还体现在：在平衡系统实时不平衡负荷过程中，A G C 机组参与系统调节所提供的发电服务。这部分发电服务需另外结算，其费用称为A G C 服务费。因此，A G C 机组的定价问题应该考虑两项相关价格：A G c 容量价格和A G C 服务费的电量价格。华中科技大学硕士学位论文2 3A G C 交易市场的设计A G C 交易市场主要决定对A G C 辅助服务的

42、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。I S O 的一个基本责任是运作实时市场，因为I S O 不拥有任何自己的发电机组，它必须确保所有在线运行的机组有足够的未用容量来参与平衡市场调节，同时保证维持系统可靠性所需要的备用容量。在电力工业体制改革之前，所有具有A G c 调节能力的电厂均归属各省网电力调度局统一调度，在实时电力系统运行中，当出现负荷与发电出力在允许范围内波动，频率在控制范围内变化时，调度人员直接命令所属A G C 电厂投人，以快速调节电力系统频率移有功功率。这种情况下，自然不存在调度机构选择A G C 电厂的问题。然而当前进行的电力工业体

43、制改革，是要引入市场竞争，打破电力系统发电、输电、配电垂直一体化的垄断格局，发电公司与电力调度交易中心分离，成为各自独立的经济实体，发电公司向电力调度交易中心提供的各种辅助服务由以前的无偿提供变为有偿提供。所以此时电力调度交易中心在调度A G C 电厂时，将本着社会整体的效益最大化，即购买辅助服务的成本最小化的目标川，来选择维护系统安全所需要的A G C 辅助服务。当前各国A G C 市场模式均在探索和完善过程中。针对我国电力实际情况，应该注意以下几点：I)A G C 服务与系统安全性可靠性紧密相关，应由市场提供直观经济信号，引导发电企业提供A G C 服务，应当组织与电量市场分离的A G C

44、 市场。2)A G C 机组的付费应包括A G C 容量费和服务费，投标内容应包括容量价格和电量价格。3)应允许A G C 机组同时参与电量市场竞争。为防止投机，两个市场需要保持电量报价联动性，A G C 机组电量报价应当取自其现货电量市场的报价。4 1 提供下调节A G C 的机组，预留的A G C 容量将抬高其基值点，使机组获得更多电量。因此，下调节A G C 有时不产生机会成本。但无论提供上下调节A G C 服务都将损失一部分笈电容量，所以建议统一上下调节A G C 市场，在交易过程中决策A G C 总容量，并按比例分配上下调节容量，以避免下调节A G C 出现负价格。9华中科技大学硕士

45、学位论文2 4 A G C 市场交易的组织及流程在我国组织A G C 市场有几种可供选择方案，即远期合约市场、日前市场和实时市场。比较而言，在日前市场中组织A G C 竟价比较合理。主要是因为：1)远期合约市场不适合A G C 竞价。由于系统不同时刻A G C 需求波动较大，远期购买很可能造成购买过量或不足。所以，在远期合约市场组织A G C 交易并不灵活，只适合决定某几台必开的A G C 机组。2)针对各时段A G C 需求，在日前市场中组织A G C 分时竞价比较合理。该方式可以准确地购买A G C 服务，减少冗余购买；可以同预调度发电计划相结合，充分考虑机组的带负荷情况；此外，还可以充分

46、考虑水电厂水库蓄水量和来水情况。3)尽管在实时阶段可以更精确地判断系统A G C 需求，但在实时市场中，机组出力可调整范围很小，可参与A G C 市场竞争的机组较少，结算问题也较复杂。所以实时市场不适合组织A G C 竞价。因此，A G C 交易流程可如图2-1 所示：。叁。莉南囊舟露括IQ i 仙直村q I 棒彝蛆舂量I 用备撬曩鼍氯精董鲁箨持青寰舞中心碍I 概攮，|搏序l l I 千空中心自身黛件算盘蒜境臆霄A C,C 曩节薯t黧曩中心 蕞娆并薯 6 c羁警窘量口一蕞琬采定备枫嫩肆 c c 一节嚣识吾t 赛辟r冀一，型型嚣燃嚣罢|著曲巍蟪进竹妊尊嚣罚l图2-1A G C 市场交易结构图华中

47、科技大学硕士学位论文有关流程图的几点说明如下：1、边际电价M p M a x P d i，Q 为所有中标机组的集合。边际电价由中标机组的最口高电量报价确定。2)计算系统所需的A G C 调节容量和调节速率。根据以往各机组参与A G C 调节的历史数据和相应的频率特性决定相关时刻的系统所需量。3 1 为防止发电公司间的串谋垄断行为，交易中心可以根据实际情况确定某些申报数据的上限和下限，例如电量报价上限和容量报价下限等。这样也可以防止发电公司的套利行为，保证市场竞争的公平合理。2 5 电力市场A G C 交易决策模型目前电力市场A G C 交易决策主要包括顺序交易决策法f 2 9 3 0】、混合交

48、易决策法 2 9-3 0 1、联合交易决策法 3 1-3 3】和交易优化算法1 3 盈，本论文是根据湖南电力市场的现状，对于顺序交易决策法作了比较深入的探讨：顺序交易决策法指的是电能交易与A G C 交易分别进行决策计算，按照计算顺序不同又可分为A G C 交易优先决策和电能交易优先决策两种。A G C 交易优先决策时，电能交易计算应该维持A G C 交易的结果：电能交易优先决策时，A G C 交易计算应该维持电能交易的结果。采用顺序交易决镶法时，A G C 交易计算一般以A G C 的采购成本最低为目标。如果A G C 优先决策，其目标函数可以表示为 2 7-2 8】：J 脚J m i n

49、艺RQ j(2 1)式中：舷G C 为总的A G C 机组数量；冠为机组i 的A G C 容量报价；Q 为机组f 的A G C购买容量。约束条件主要包括：(1)系统A G C 总容量约束：。警Q l Q w(2-2)式中：扩为系统A G C 总的调节容量需求；(2)系统A G C 总速率约束：1 1华中科技大学硕士学位论文誓K”(2 _ 3)式中：矿2 为系统A G C 总的调节速率需求；M 为机组i 的调节速率；(3)机组的总出力约束和A G C 出力约束：Q 号”一只“(2-4)彳s 只s 矽(2 5)式中：片坩为机组i 的A G C 调整上限调节容量：碍忆为机组f 的A G C 调节容量

50、调整下限；，为机组f 的A G C 基值上限；群为机组i 的A G C 基值下限；砰=i P 产1 L Q j；P =P 严一Q i。当A G C 交易决策计算结束后，其交易结果一般不应该改变，在电能交易计算时A G C 机组的出力将被限制在基值上限与基值下限之间，这将作为电能交易优化计算的一个约束条件。在电能交易优化计算时，A G C 机组的电能报价可以参与竞价排序，也可以不参与竞价排序。如果A G C 机组的电能报价参与竞价排序，电能市场的边际价格由所有机组决定，这种情况下如果A G C 机组采取投机的报价策略，例如A G C 辅助服务的报价很低而电能的报价很高，电能市场的边际价格将可能由