錢斌杰

(國家能源集團泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225321)

1 調(diào)頻輔助服務市場推出的背景

在電力生產(chǎn)經(jīng)營計劃模式時代，為保障電網(wǎng)安全運行，適應用戶用電需求的變化，保障電能的生產(chǎn)、輸送、使用，平衡不同地區(qū)的調(diào)峰資源，電網(wǎng)調(diào)度機構推出了《統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組輔助服務管理實施辦法》，簡稱“二個細則”。電力調(diào)度機構依據(jù)電網(wǎng)運行需要對管轄范圍內(nèi)的統(tǒng)調(diào)機組進行輔助服務調(diào)用，并按照管理辦法對其進行補償或考核。

隨著電力體制改革的推進，建立“統(tǒng)一、開放、競爭、有序”的電力市場有利于實現(xiàn)更大范圍、更加科學的資源配置。伴隨著電力現(xiàn)貨市場建設，建立配套的輔助服務市場，發(fā)揮市場在資源優(yōu)化配置方面的決定性作用，調(diào)動各類市場主體參與調(diào)頻輔助服務，將更加有利于綠色能源的開發(fā)和高效利用，同時保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。江蘇省調(diào)頻輔助服務市場在交易規(guī)則中明確交易主體為滿足準入條件的具備自動發(fā)電控制(AGC)調(diào)節(jié)能力的各類統(tǒng)調(diào)發(fā)電機組以及充/放電功率10 MW以上、持續(xù)時間2 h以上的儲能電站均可以注冊成為調(diào)頻輔助服務市場成員。

2 江蘇省調(diào)頻輔助服務市場的結算規(guī)則

調(diào)頻輔助服務是指電源在一次調(diào)頻以外，通過AGC功能在規(guī)定出力調(diào)整范圍內(nèi)跟蹤電力調(diào)度指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡線功率的控制要求。

電力調(diào)度中心每周一發(fā)布一周內(nèi)單日全省調(diào)頻輔助服務需求，具備AGC功能的統(tǒng)調(diào)火電機組必須以機組為申報單元參與調(diào)頻輔助服務報價。日前預出清根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標/調(diào)頻報價”由高到低進行排序(同等條件調(diào)頻范圍大、申報時間早者優(yōu)先)，按照“按需調(diào)用、按序調(diào)用”原則預出清，直至中標機組調(diào)頻容量總和滿足次日最大調(diào)頻需求量。日內(nèi)調(diào)用以單次調(diào)節(jié)里程為一個計費周期，以被調(diào)用機6組的報價作為其調(diào)用價。

單次AGC指令的調(diào)頻性能指標計算公式：

(1)

綜合調(diào)頻性能指標的計算公式：

(2)

調(diào)頻輔助服務市場調(diào)用補償費用計算公式：

(3)

Di的計算公式：

Di=D+i-Kd×D-i

(4)

式中D+i——機組i的正向調(diào)頻里程；D-i——機組i的反向調(diào)頻里程；Kd——反調(diào)里程懲罰因子，其值一般定為1。

由式(4)可以看出，機組i的有效調(diào)頻里程由兩部分組成：D+i為機組i的正向調(diào)頻里程，是對電網(wǎng)穩(wěn)定有利的調(diào)整行為；D-i為機組i的反向調(diào)頻里程，是對電網(wǎng)穩(wěn)定不利的調(diào)整行為。由于機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性影響，在機組參與調(diào)頻過程中有可能產(chǎn)生過調(diào)、震蕩等不利于系統(tǒng)穩(wěn)定的反向調(diào)節(jié)。因此，最終的有效調(diào)頻里程為兩部分數(shù)值之差。

電力調(diào)頻輔助服務市場基本補償費用計算公式：

(5)

(6)

(7)

3 調(diào)頻輔助服務市場試運行收益分析

現(xiàn)以某燃煤電廠參與調(diào)頻輔助服務的4臺機組試運行情況作對比來分析調(diào)頻輔助服務的收益和差距。某燃煤火力發(fā)電廠，裝機4×1 000 MW，一期2×1 000 MW機組為哈爾濱汽輪機廠引進東芝技術產(chǎn)品；二期2×1 000 MW機組為上海電氣集團國內(nèi)首批二次再熱百萬機組。一期機組30%～90%負荷鍋爐滑壓運行，高壓調(diào)門節(jié)流，負荷響應速率較快，二期機組30%～100%負荷鍋爐滑壓運行，調(diào)門全開，負荷響應速率偏慢。此外，受到機組供熱方式、經(jīng)濟煤種摻燒等影響，各機組AGC調(diào)劑速率及精度有所差異。

2020年7月江蘇調(diào)頻輔助服務市場開始試結算運行。該電廠四臺機組的調(diào)頻輔助服務收益統(tǒng)計如表1所示。

表1 機組調(diào)頻輔助服務收益

各機組AGC性能參數(shù)與執(zhí)行情況如表2所示。

表2 機組性能參數(shù)與執(zhí)行情況

綜合調(diào)頻性能的指標對比如表3所示。

表3 機組綜合調(diào)頻性能

由表3數(shù)據(jù)可知，3號機組AGC調(diào)節(jié)速率最高，但是AGC精度劣于4號機組，綜合調(diào)頻性能4號機組最優(yōu)。按照出清原則：日前預出清根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標/調(diào)頻報價”(簡稱綜合比)由高到低進行排序。通過提高綜合調(diào)頻性能高的機組報價，可以有效提高該機組調(diào)頻輔助服務收益。調(diào)節(jié)性能較好的3號機組當月調(diào)頻輔助服務報價約0.7元/ MW(4號機組未全月運行)，調(diào)節(jié)性能較差的2號機組報價約0.5元/MW。當月調(diào)頻輔助服務3號機組收益636 467.99元，占當月總收益52.48%，2號機組收益58 416.18元，占當月總收益4.82%。性能優(yōu)劣收入差距十分明顯。

機組AGC調(diào)節(jié)性能是輔助調(diào)頻報價的前提和基礎。調(diào)節(jié)性能優(yōu)秀可以適當提高報價以獲取更高的收益，但還應對市場出清機組的綜合比進行分析和判斷，調(diào)頻需求以及其他參與調(diào)頻輔助服務的機組報價均會對最終出清結果產(chǎn)生影響。優(yōu)化機組AGC調(diào)節(jié)性能，合理報價才能確保機組中標，提高機組調(diào)頻輔助服務收益。

4 影響調(diào)頻輔助服務收益的主要因素及提升措施

影響AGC投入率及調(diào)節(jié)品質的因素較多，如制粉系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等，燃料、給水、溫度、水煤比等子回路的調(diào)節(jié)品質直接影響CCS調(diào)節(jié)品質，CCS調(diào)節(jié)品質的優(yōu)劣直接影響AGC調(diào)節(jié)品質。

當電網(wǎng)頻率有偏差，發(fā)出AGC調(diào)節(jié)指令后，DEH收到指令迅速作用于汽輪機調(diào)門，開大或關小汽機調(diào)門，機組獲得最快的變負荷響應速率，保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，同時DCS側CCS燃料、給水、水煤比、送風等子回路迅速協(xié)調(diào)動作，維持汽壓、汽溫等參數(shù)穩(wěn)定。如機組調(diào)門全開滑壓運行則需要鍋爐給水、燃料等子回路動作，提高(或降低)燃燒負荷，主汽壓力變化后機組負荷才能產(chǎn)生變化，相應會產(chǎn)生一定的延時。

由于對機組自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)更高的要求，電廠側主要采取如下措施進行完善和優(yōu)化以提高CCS調(diào)節(jié)品質及AGC響應速率。

(1)給水、燃料等子回路引入負荷指令的微分(BIR)作為前饋，適當增加給煤、給水指令的超調(diào)量，提高鍋爐大慣性環(huán)節(jié)對負荷變化的響應速率。

(2)參照設計并結合運行經(jīng)驗，根據(jù)實際摻燒煤種、汽輪機背壓修改鍋爐滑壓曲線、風煤函數(shù)、鍋爐主控指令與燃料對應函數(shù)、風煤水交叉限制函數(shù)等，使各函數(shù)曲線更合理。

(3)修改一次風壓力與給煤量對應函數(shù)曲線，引入負荷指令的前饋，利用磨煤機內(nèi)的存粉量在負荷變化時快速響應，改變進入爐膛燃料量，提高燃料子回路的響應速率。

(4)此外還有一些電廠通過短時間改變供熱量、回熱系統(tǒng)抽汽量等手段來提高機組的AGC快速響應能力。

5 結語

按照“誰付出，誰受益”的原則建設調(diào)頻輔助服務市場，有利于建立發(fā)電機組調(diào)頻資源調(diào)用的市場化機制。2020年6月10日國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《電力中長期交易基本規(guī)則》中明確“市場用戶的用電價格由電能量交易價格、輸配電價格、輔助服務費用、政府性基金及附加等構成”。在當前燃煤機組發(fā)電量占全社會用電量比例持續(xù)下降的形勢下，火電廠需要盡快適應電力輔助服務市場化改革的需求，量化輔助服務成本，通過適應性改造提高機組低負荷運行可靠性、AGC調(diào)節(jié)性能指標，創(chuàng)新盈利增長點。