风电辅助服务补偿定价研究

孙华利，王帮灿，罗灵琳

(1.云南电网有限责任公司，昆明 650011；2.昆明理工大学，昆明 650500)

风电辅助服务补偿定价研究

孙华利1，王帮灿1，罗灵琳2

(1.云南电网有限责任公司，昆明 650011；2.昆明理工大学，昆明 650500)

为提高电网消纳风电能力，合理补偿风电并网发电所产生的辅助服务成本，提出了并网风电辅助服务补偿定价方法及补偿机制。风电对辅助服务进行补偿，常规能源电厂根据辅助服务贡献份额获得补偿，有利于提高常规能源电厂提供辅助服务的积极性、提高电网接纳风电能力，也有利于促进风电采取管理和技术措施提高风电出力的稳定性。

风电；辅助服务；补偿；调峰；调频；备用

0 前言

我国陆上和近海区域10 m高度可开发和利用的风能储量约为10亿千瓦[1]。随着电力系统中风电装机规模和占总装机比例的逐步增加，风电出力的间歇性、波动性和反调峰特性将会进一步影响电力系统的安全稳定和经济运行[2]。我国采用“大规模-高集中-高电压-远距离输送”开发模式。随着风电渗透率的增大，风电的不确定性、反调峰特性及其与负荷地理上的逆向分布特性对系统电能质量、功率平衡和安全性的影响越发明显。同时，我国能源结构使得多数地区电源结构单一，灵活调节电源不足，调峰难度远远大于国外风电发达国家[3]。

国内对大规模风电消纳的相关技术有较多研究[4-6]。对大规模风电并网中的诸多问题，如大规模风电并网的影响及运行策略[7-8]、风电参与系统频率调整[9]等问题提出了具体的措施或技术展望。但目前对大规模并网风电辅助服务补偿的相关研究较少。文献 [10]提出了风电辅助服务成本测算方法，文献 [11]对并网风电辅助服务成本补偿的机制进行了研究，提出了风电接入导致的辅助服务成本的分摊、补偿机制并提出了政策建议。

我国风电并网及交易机制是全额保障性收购与固定电价，不能有效发挥风电辅助服务成本高和边际成本低的特点。利用市场手段调动常规电源参与调峰、调频的积极性，落实节能调度管理，协调风电并网发电和系统调峰关系，是解决大规模风电并网给系统带来的各种问题，提高电网风电消纳能力的有效途径。

根据规程规定，对提供有偿辅助服务电厂进行补偿，补偿费用主要来源于并网运行考核费用，差额部分由并网发电厂分摊。在我国现行体制下，风电作为快速发展的重要电源，不但无法向系统提供辅助服务，同时风电还大量消耗辅助服务资源，风电显现出明显的用电负荷特性。随着并网风电装机容量的增长，风电对常规电源所提供的辅助服务消耗也随之迅速增加，常规电源是否可以提供足够的辅助服务是大规模并网风电接入系统的重要约束条件，而提高电力系统辅助服务能力需要较大投入。风电消耗大量辅助服务资源，但并未对其进行补偿，不利于发电侧辅助服务市场公平，也不利于提高电网对风电的接纳能力。

因此，有必要对风电辅助服务补偿定价及其分摊和补偿机制问题进行研究，积极促进发电侧市场公平及提高系统对风电的接纳能力。

1 辅助服务

1.1 辅助服务管理现状

按 《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》规定，辅助服务分为基本辅助服务和有偿辅助服务。其中，基本辅助服务包括一次调频、基本调峰、基本无功调节；有偿辅助服务包括AGC、旋转备用、有偿调峰、有偿无功调节、黑启动。

图1 有偿辅助服务

1.2 风电辅助服务消耗

并网风电对系统的辅助服务消耗主要体现在调峰、调频和备用三个方面。

调峰：大规模风电接入电网对系统调峰的影响体现在风电出力峰谷差较大且峰谷交替频繁。另外，风电的自然特性使其在多数情况下呈反调峰特性，即在夜间负荷低谷时正好又是风电大发的时段。电网为此需调用其他常规能源为系统提供更多的调峰服务，以确保电力系统安全稳定运行。

调频：由于风速变化的高度随机性，风力发电机的出力也随时变化。大量风电功率的波动增加了系统调频的难度。随着风电的快速增长，风电突变幅度将继续增大，会对电网频率质量造成较大影响，对系统调频提出了更高的要求。电网需调用更多的AGC辅助服务以平衡风电出力波动，满足系统频率调整的要求。

备用：风电出力的波动性和不稳定性，使得大规模风电并网将大量增加系统的事故备用、旋转备用。

图2 风电辅助服务需求

2 风电辅助服务补偿

2.1 补偿定价

风电辅助服务补偿包括调峰补偿、调频补偿、备用补偿。

调峰补偿：影响风电对调峰辅助服务消耗量主要因素为出力峰谷差及其峰谷持续期间的累积电量。因此需分为电力、电量两个部分对调峰服务补偿进行计算。由于风电峰谷转换频繁，调峰电力可根据风电每小时峰谷差进行累加，计算得到每日累积峰谷差。调峰电量可考虑以实际出力曲线与平均出力线围成面积积分等效电量作为计算依据，按式 (1)计算调峰补偿。

式中，A为调峰补偿费，元；R1为调峰电力价格，元/MW；△Pt为t小时峰谷差，MW；R2为调峰电量价格，元/MWh；P为有功出力，MW；P’为日平均出力，MW。

调频补偿：风电对调峰辅助服务消耗体现在风电出力波动频繁，可考虑采用风电发电出力路径法，即按风电实际出力曲线路径长度抵扣基本路径长度后作为依据计算调频服务消耗量。采用风电发电出力路径法，计算风电实际出力曲线路径长度，按式 (2)计算调频补偿。

式中，B为调频补偿费用，元；L为发电出力路径长度，定义曲线上1 MW=1 min=1单位长度；R3为调频价格，元/MW-min。

备用补偿：电力行业标准DL/T 5429-2009中规定，系统的旋转备用容量可按系统最大发电负荷2%～5%考虑，低值适用于大系统，高值适用于小系统。并网风电备用消耗可按大系统考虑，风电备用补偿可按装机容量2%计算。

式中，C为备用补偿费用，元；R4为备用价格，元/MW；S为装机容量，MW。

2.2 补偿分配

风电辅助服务补偿分配须确保分配方式的公平性和可执行性。按照当前我国执行的辅助服务补偿管理模式，对风电根据其辅助服务消耗量进行考核最直接的方法是直接将风电辅助服务考核费用纳入全网辅助服务管理。这种方法能够有效促进风电完通过提高自身管理、技术能力提高运行稳定性，但补偿费用直接用于补偿本应由全部市场成员分担的部分费用，风电实质上在补偿所有电厂，提供辅助服务电厂并未按贡献得到额外补偿，补偿针对性不强，提高电厂参与辅助服务积极性效果不好。

从电力市场长远发展考虑，应建立辅助服务补偿交易市场，风电辅助服务补偿费用在辅助服务市场中直接对参与提供辅助服务的电厂进行补偿。有利于充分调动常规电源参与调峰、调频的积极性。也有利于落实节能调度管理，协调风电并网发电和系统调峰关系，是解决大规模风电并网给系统带来的各种问题，提高电网风电消纳能力的发展方向。

2.3 补偿交易流程

风电辅助服务补偿流程如图3所示。

图3 辅助服务交易流程

3 计算实例

3.1 风电补偿费用计算

以三个风电场 (A、B、C)为例，对风电辅助服务补偿进行计算。计算中，参考 《南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》中部分省份的定价，暂定R1=1；R2=8.2；R3=6；R4=2。在实际执行中，不同地区能源结构和发电成本不同，因此价格会存在较大差别。

图4 风电出力曲线

表1 风电辅助服务费用

3.2 实例分析

对比分析图4、表1，可以看出：

1)风电A、C出力曲线较为平稳，因此风电A、C调峰电力及调频补偿费用很低。风电B峰谷交替频繁，风电B调峰电力补偿明显上升。

2)风电A、B日峰谷差较大，因此风电A、B调峰电量补偿费用很高，风电C出力平稳，补偿费用最低。

3)风电B出力的频繁波动对系统调频产生影响，因此也导致了较高的调频补偿费。

4)三个风电装机容量相等，因此备用费相同。

总体来看，C风电运行平稳，峰谷差及出力波动均很小，总体辅助服务费用最低；B风电场峰谷差较大且多次交替、出力频繁波动，因此总体补偿费用最高。上述算法能够较为客观、公平的对风电辅助服务消耗进行补偿定价。

4 结束语

风力发电具有很低的边际成本，因此电网对风电接纳能力的增加对于风电而言具有极高的边际收益。本文提出风电辅助服务补偿及其定价算法，能够有效调动常规能源电厂提供辅助服务的积极性，提高电网对风电的消纳能力。

利用市场手段协调电力市场各方利益，确保市场成员权利与责任相协调，是电力市场研究的重要内容。风电辅助服务补偿有利于于风电的持续健康发展，通过市场手段促进风电自身提高管理水平、主动采用新技术提高风电出力的稳定性。另外，本文提出的风电辅助服务补偿还有很多问题有待于进一步研究和讨论。

[1] 张丽英，叶廷路，辛耀中.大规模风电接入电网的相关问题及措施 [J].中国电机工程学报，2010，30(25)：1 -9.

[2] 樊扬，林勇，徐乾耀.广东电网风电出力特性分析及其经济性评价 [J].南方电网技术，2012，6(1)：8-12.

[3] 李明节.基于国际先进技术的风电调度研究与实践 [J].中国电力，2012，45(11)：1-6

[4] 朱凌志，陈宁，韩华玲.风电消纳关键问题及应对措施分析 [J].2011，35(22)：29-34.

[5] 侯佑华.内蒙古电网大规模风电入网的运行分析及调度方案设计 [D].天津：天津大学，2010.

[6] 黄天翔.基于风电消纳能力最大化的博弈分析与机制研究[D].保定：华北电力大学，2012.

[7] 石恒初，剡文林，刘和森.风电并网对电力系统的影响初探 [J].云南电力技术，2009，37(1)：8-12.

[8] 静铁岩，吕泉，郭琳.水电-风电系统日间联合调峰运行策略 [J].电力系统自动化，2011，35(22)：97-104.

[9] 刘巨，姚伟，文劲宇.大规模风电参与系统频率调整的技术展望 [J].电网技术，2014，38(3)：639-646.

[10] 谢国辉，李琼慧.风电辅助服务成本测算模型和实证研究 [J].中国电力，2011，44(12)：82-85.

[11] 何洋，胡军峰，闫志涛.大规模风电入网辅助服务成本补偿机制研究 [J].电网技术，2013，37(12)：3552 -3557.

[12] 南方区域并网发电厂辅助服务管理实施细则 [Z].

Research on Pricing for Wind Power Ancillary Services Compensation

SUN Huali1，WANG Bangcan1，LUO Linglin2
(1.Yunnan Power Grid Corporation，Kunming 650011，China；2.Kunming University Of Science and Technology，Kunming 650011，China)

In order to improve the absorptive capability for wind power，and proper allocation ancillary service costs generated by wind power，this paper?puts forward pricing of wind power ancillary services compensation.Through wind power ancillary services compensation，according to conventional energy power plant auxiliary service contribution to obtain compensation.Helps to improve enthusiasm of conventional energy power plant to provide ancillary services，improve the network adaptability of wind power，but also conducive to promoting the wind power?to take management and?technical measures to improve the stability of wind power.

wind power；auxiliary service；compensation；peak regulation；frequency regulation；reserve

TM73

B

1006-7345(2015)05-0061-04

2015-03-16

孙华利 (1983)，男，工程师，硕士，云南电网有限责任公司，从事电网调度运行工作 (e-mail)48304546＠qq.com。

王帮灿 (1985)，男，工程师，硕士，云南电网有限责任公司，从事电力市场交易工作 (e-mail)278792706＠qq.com。

罗灵琳 (1983)，女，讲师，硕士，昆明理工大学，从事电力市场、高电压及绝缘技术研究工作 (e-mail)65016642＠qq.com。