电力市场环境下AGC服务考核和结算

姚鹏，杨轶雷，张靠社，韦立

（1.重庆市电力公司綦南供电局，綦江 401420；2.西安理工大学水利水电学院，西安 710048）

电力市场环境下AGC服务考核和结算

姚鹏1，杨轶雷1，张靠社2，韦立1

（1.重庆市电力公司綦南供电局，綦江 401420；2.西安理工大学水利水电学院，西安 710048）

为促进AGC服务考核和结算业务的发展，结合重庆电网AGC服务管理实际，提出了基于统计学相似系数法与层次分析法AHP的AGC服务实际调节效能考核和结算方法。该方法利用统计学相似系数法得出AGC服务各性能考核结果，根据各性能对系统贡献大小用AHP把它们组合起来，作为对AGC服务考核的依据，然后根据考核结果对AGC服务进行结算；最后，通过算例分析，说明该方法不仅能够体现AGC服务性能的差异，客观反映其对系统的实际贡献，同时还能为电力市场运营提供丰富的经济学信号。

电力市场；辅助服务；自动发电控制；考核；结算；层次分析法

在我国一般将辅助服务费用包含在电价中，并用期货电量的形式予以补偿，这种运营规则曾经起过一定的积极作用，但由于缺乏合理的量化依据，不能真正体现市场的公平性，制约了自动发电控制AGC（automatic generation control）服务性能的提高和有效运行。目前我国电网中AGC服务容量占总装机容量的比例并不大，且其相关技术还在不断发展之中[1]。为诱导充裕的AGC容量并保证较高的运行效率，除需对现有AGC进行改造外，还要加强对其科学管理，统计出准确、真实反映AGC服务实际运行性能的指标，并在结算时得以体现，做到科学、公正，有利于倡导市场原则、促进电厂提高自动化水平和参与AGC服务市场的积极性。

文献[2]给出了AGC机组考核与结算的思路，但对于怎样考核并没有进行说明。文献[3]提出了一种考虑控制成本的频率控制方法，对于加强AGC服务管理有一定的借鉴意义。文献[4]把统计学相关系数作为AGC绩效考评方法，跟文献[5-6]相似把CPS考核的责任完全归为AGC机组，这显然不合理，同时相关系数要求样本间具有线性关系。文献[7-8]对AGC服务调节效能评估和经济补偿进行了研究，但其评估方法的合理性有待商榷。文献[9-10]对AGC机组调节效能系数进行了研究，为考核AGC机组提供了一定的基础。文献[11-12]的AGC服务性能评估方法存在不合理性。文献[13]提出了一种“喇叭”曲线评价AGC调节性能的方法。重庆电网AGC服务管理也存在与上述文献类似的不合理性，为此本文提出基于统计学相似系数[14]与层次分析法AHP（analytical hierarchy process）的AGC服务实际调节效能考核办法，并根据考核结果对其进行结算，克服了AGC服务管理中的一些弊端。通过算例分析，说明该方法不仅能够体现AGC服务性能的差异，客观反映其对系统的实际贡献，同时还能为电力市场运营提供丰富的经济学信号。

1 考核

根据电网对AGC服务的要求，AGC服务调节性能一般包括：调节容量、响应延迟时间、跟踪速率、调节偏差等。

从系统角度考虑，AGC服务的目的是维持系统的频率或联络线上的潮流在要求的范围内；但从机组角度考虑，AGC服务是为了实现有功输出跟踪指令变化的功能。评价AGC服务的质量，就是考核AGC机组有功输出跟随指令变化是否达到要求。而秩相关系数和夹角余弦相似系数不仅能体现样本数值之间的相似性，还能反映样本数值的变化局势，对样本数据无特殊要求，用它们作为考核AGC服务性能指标无论对系统的稳定性，还是对机组的公平性都具有非常重要的意义；同时，将二者结合起来，可以获得1+1〉2的效果。

1.1 性能考核系数的计算

具有一定的升降速率是AGC机组参与电网AGC的前提。不同类型的机组AGC服务响应速率不同，这就要求依据主站AGC软件记录的AGC服务负荷指令曲线以及实际发电曲线统计出其命令执行情况。

一个固定的统计段可能有几个有效控制段，通过计算便可得到几个升降速率，这样就可以得到AGC服务速率考核效能系数，计算数学模型如下。

调节速率秩相关系数计算：

调节速率夹角余弦相似系数计算：

调节速率效能考核系数计算：

式中：ρi，rs（Vd，Va）为AGC服务i的调节速率秩相关系数，下标r、s分别表示申报和实际调节速率秩的观测值；Vd（i，j）为AGC服务i在第j控制时段的申报调节速率；Va（i，j）为AGC服务i在第j控制时段的实际调节速率；N为AGC服务结算周期内的控制时段数；rj表示AGC服务i在第j控制时段的申报调节速率Vd（i，j）在Vd（i，1），Vd（i，2），…，Vd（i，N）中的秩的观测值；sj表示AGC服务i在第j控制时段的实际调节速率Va（i，j）在Va（i，1），Va（i，2），…，Va（i，N）中的秩的观测值；μ、ν分别为调节速率秩相关系数与调节速率夹角余弦相似系数的权重因子。上式分母的作用是将相关系数标准化，并将其限定在［-1，1］范围内，其值大于0为正相关，小于0为反相关，0为不相关。

Ki，1为AGC服务i的调节速率效能考核系数；同理，可得调节容量、调节偏差以及响应延迟时间效能考核系数分别为Ki，2、Ki，3、Ki，4，计算数学模型与调节速率效能考核系数类似。

1.2 基于AHP的AGC服务综合调节效能系数

基于AHP把以上各效能考核系数综合起来作为AGC服务综合调节效能系数，计算模型如下：

式中：Ki，1、Ki，2、Ki，3、Ki，4分别为AGC服务i的调节速率、容量、偏差和响应延迟时间效能考核系数；α、β、λ和θ分别为各效能考核系数权重因子，不同权值可以为市场提供不同的经济信号。

2 基于发电计划执行合格率的AGC服务结算

为了和非AGC机组考核一致，将AGC服务综合调节效能系数转化为合格率，有：

式中，Ki为AGC服务i的综合调节效能系数。

AGC服务i在结算周期应得到的收入为

式中：σ1，σ2为奖惩系数，由电监会或政府相关部门确定；Psch，i为AGC服务i发电计划合格率；Esch，i、EAGC，i分别为AGC服务i在结算周期内的电量费用和调节电量费用。

一般而言，AGC服务的综合调节效能系数是一个小于1的正值，其值越小，考核越严。当其值为0时，表示AGC未投，可根据事先确定的条款向AGC服务收取违约金或按照因AGC服务未投而使系统运行成本的增加量进行处罚。当其值为负数时，表示AGC服务向相反的方向调节，这时应根据系统实际进行处理，相对于未投AGC服务来说，要准确计算出此时所造成的系统运行成本的增量，是一个非常复杂和困难的问题，需要从多方面深入研究。

3 算例分析

基于AHP和重庆电网实际情况，AGC服务各项指标重要程度依次为：响应延迟时间、调节速率、调节偏差、调节容量，构造如下判断矩阵：

根据AHP原理，解得一致性判断矩阵A的特征向量并进行标准化，得各效能考核系数权重因子α＝0.27，β＝0.2，λ＝0.23，θ＝0.3，为说明问题此处取奖惩系数σ1＝σ2＝1。

为了简单且不失一般性地说明所提考核方法的特点，假设在某一个结算周期系统对AGC机组上下调节分别有9个控制段，且假设各控制时段上下调节响应延迟时间、调节幅值的申报和它们的实际值均分别相等，其申报、响应、考核情况如表1和表2所示。

表1 某一个结算周期AGC服务申报、实际响应情况Tab.1Sevice declaration and actual response of AGC in a settlement period

表2 某一个结算周期AGC服务申报、实际响应及考核情况Tab.2Sevice declaration，actual response and assessment results of AGC（precision）in a settlement period

从表1中可以看出为了规避风险，AGC服务更多地趋向于在不同控制时段申报不同的值，这是由于AGC机组在实时运行中受主客观等因素的影响，很难精确地控制，这也是本文采用统计学相似系数考核AGC服务调节效能的主要原因。

从表2可以看出当对各控制时段分别考核时，秩相关系数对调节偏差考核结果影响较大；而把这些控制时段联合起来时，它对考核结果影响较小，从整体上看样本的秩观测值体现了其在样本中的大小次序，即体现了实际值与目标值的和谐性，体现出机组跟踪目标值的能力。当不考虑秩相关系数时，无论是分别按各个控制时段还是综合这些控制时段对调节偏差考核的结果相差不大，可以忽略。所以建议对AGC服务调节偏差考核时只用夹角余弦相似系数。

采用秩相关系数和夹角余弦相似系数作为考核AGC服务性能的指标不但有利于电力系统的稳定运行，而且还能保证对所有机组公平，把两者结合起来可以达到取长补短。

根据对机组投入和退出AGC服务时的结算模型，可得AGC机组在某一个结算周期的收入情况，如表3所示。

表3 某一个结算周期AGC机组考核和结算情况Tab.3Settlement and assessment of AGC in a settlement period

从对AGC服务考核、结算看，把AGC服务的投入、退出和上、下调节分开不仅能体现其价值，还能为市场提供明确的经济学信号，进而提高整个电力系统的运营效率。

4 结语

本文结合重庆电网AGC服务管理实际提出了基于统计学相似系数与AHP的AGC服务实际调节效能考核和结算办法，该方法把AGC服务的投入、退出和上、下调节分开不仅体现了AGC服务性能差异和对系统价值，还能为市场提供明确的经济学信号，进而提高整个电力系统的运营效率。

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Settlement and Assessment of AGC Service in the Electricity Market

YAO Peng1，YANG Yi-lei1，ZHANG Kao-she2，WEI Li1
（1.Qinan Power Supply Burau，Chongqing Electric Power Company，Qijiang 401420，China；2.Institute of Water Resources and Hydro-electric Engneering，Xi′an Universty of Technology，Xi′an 710048，China）

To promote the development of AGC service′s assessment and settlement，combining with the management of AGC services in Chongqing Power Grid，a rational method on the basis of correlation coefficient and anlytic hierarchy process（AHP）for quantitatively evaluating and examining the regulation efficiency of AGC service was put forward in this paper.First，using the correlation coefficient to calculate the AGC service′s performance，and then using the AHP to combine the contribution of system performances as the basis of settlement AGC service.Finally，a case study indicates that the presented method not only can objectively reflect the different characteristics and practical contributions of AGC service but also provide a wealth of economic signals for electricity market.

electricity market；ancillary services；automatic generation control（AGC）；assessment；settlement；anlytical hierarchy process（AHP）

TM773

A

1003-8930（2013）04-0108-04

姚鹏（1978—），男，硕士，工程师，研究方向为电网运行管理与电力市场。Email：xyzyaopeng@126.com

2011-10-17；

2011-11-24

杨轶雷（1975—），男，硕士，工程师，研究方向为电网调度自动化等。Email：491870594@qq.com

张靠社（1965—），男，博士，副教授，研究方向为电力系统分析、电力市场等。Email：zhangks@263.net