1、博 士 学 位 论 文有功辅助服务成本及相关问题研究Study on Costs of Positive Ancillary Services and Related Problems作 者 姓 名： 王 娟 娟 学科、 专业： 电机与电器 学 号： 10613009 指 导 教 师： 李 卫 东 完 成 日 期： 2011 年 12月 大连理工大学Dalian University of Technology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经
2、发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目： 作 者 签 名 ： 日期： 年 月 日大 连 理 工 大 学 博 士 学 位 论 文- I -摘 要大连理工大学博士研究生撰写学位论文应当符合写作规范和排版格式的要求，以下格式为研究生院依据国家标准和行业规范所编制的博士学位论文模板，供博士研究生参照使用。 摘要部分说明：“摘要”是摘要部分的标题，不可省略。标题“摘要”选用模板中的样式所定义的“摘要”；或者手动设置成字体：黑体，居中；字号：小三；1.5
3、倍行距，段前为 0 行，段后 1 行。论文摘要是学位论文的缩影，文字要简练、明确。内容要包括目的、方法、结果和结论。单位制一律换算成国际标准计量单位制，除特殊情况外，数字一律用阿拉伯数码。文中不允许出现插图，重要的表格可以写入。摘要正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进 2 个汉字；或者手动设置成每段落首行缩进 2 个汉字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：前段、后段均为 0 行，取消网格对齐选项。篇幅以一页为限，摘要正文后列出 35 个关键词，关键词与摘要之间空一行。“关键词：”是关键词部分的引导，不可省略，黑体，小四。关键词请尽量用汉语主题词表等词表提供
4、的规范词。关键词之间用分号间隔，末尾不加标点。关键词：写作规范；排版格式；博士学位论文有 功 辅 助 服 务 成 本 及 相 关 问 题 研 究- II -Study on Costs of Positive Ancillary Services and Related Problems AbstractContents of the abstract. Times New Roman. Key Words：Write Criterion; Typeset Format; Ph. D Dissertation大 连 理 工 大 学 博 士 学 位 论 文- III -目 录摘 要 .IAbst
5、ract .II1 绪论 .11.1 研究背景.11.2 辅助服务的基本知识.21.2.1 辅助服务的定义和分类.21.2.2 辅助服务市场的调度模式.41.2.3 辅助服务的交易模式.51.2.4 辅助服务的成本和成本分摊.81.2.5 辅助服务的付费.91.3 有功辅助服务 AGC .91.3.1 AGC 的特征 .91.3.2 AGC 的控制过程 .101.3.3 AGC 机组运行的考核标准 .141.3.4 AGC 机组的调度 .141.3.5 AGC 成本和成本分摊 .151.4 备用.171.4.1 备用的特征分析.171.4.2 备用的成本.181.4.2 备用成本的分摊.191
6、.5 调峰.191.5.1 电网调峰能力.191.5.2 调峰电量的交易模式.201.6 本文的主要研究工作.211.6.1 本文研究针对的问题.211.6.2 本文所做的工作.212 电力市场中 AGC 辅助服务的成本研究 .242.1 引言.242.2 AGC 成本的构成 .242.3 电厂侧 AGC 成本 .252.3.1 投资成本.25有 功 辅 助 服 务 成 本 及 相 关 问 题 研 究- IV -2.3.2 运行成本.262.3.3 维护成本.272.3.4 调度成本 81 .282.3.4 机会成本.282.4 调度侧 AGC 成本 .312.4.1 设备投资及维护成本.31
7、2.4.2 控制成本.322.4.3 校正成本.342.4.4 计时费 88 .362.4.5 传输费用.372.5 降低 AGC 成本的方法 .372.5.1 电厂侧降低 AGC 成本的方法 .382.5.2 调度侧降低 AGC 成本的方法 .382.6 本章小结.383 电力市场环境下需求侧 AGC 成本的分摊策略 .403.1 前言.403.2 历史 AGC 需求曲线的确定 .413.3 需求侧各控制区域 AGC 分摊指标的设定 .413.3.1 控制区域的 AGC 需求对区域电网 AGC 需求的影响 .413.3.2 各控制区域应承担的 AGC 成本分摊责任的量化 .423.3.3 区
8、域的 AGC 成本分摊指标 .443.4 算例分析.443.4.1 历史 AGC 需求曲线 .443.4.2 AGC 成本在控制区域间的分摊 .453.4.3 AGC 成本在合作区域间的分摊 .473.5 本章小结.494 基于 AGC 成本的 AGC 容量调度策略 .504.1 引言.504.2 AGC 出力费用的数学建模 .514.3 AGC 调节容量的调度策略 .534.3.1 被调度机组的 AGC 电量的影子价格 .53大 连 理 工 大 学 博 士 学 位 论 文- V -4.3.2 被调度机组的 AGC 电量的影子价格的均衡值 .534.3.3 被调度 AGC 机组的调节容量的调度
9、策略 .544.4 算例分析.544.5 本章小结.565 意外事故备用成本分摊方法的比较和研究 .575.1 引言.575.2 意外事故备用概述.585.3 意外事故备用分摊方法.595.3.1 顺序分配法.605.3.2 事故停电次数分摊法.615.3.3 基于单位小时大型在线运行机组/输电线路的最大出力 .615.3.4 一种新的意外事故备用费用分摊法.625.4 备用分摊法的分析与比较.625.5 本章小结.636 微型燃气轮机机组参与电网调峰的运行机制研究 .656.1 引言.656.2 我国燃气轮机的现状分析.666.3 燃气轮机参与电网调峰.666.3.1 可行性分析.666.3
10、.2 交易机制设计.676.4 调峰容量期权价格和期权执行价格的确定.686.4.1 期权执行价格的确定.686.4.2 期权价格的确定.696.5 算例分析.716.5.1 期权合约的期权执行价格的确定.716.5.2 期权合约的期权价格的确定.726.6 本章小结.757 电力市场中辅助服务招标的全局寻优算法 .777.1 引言.777.2 市场规则的设定.787.3 顺序法.797.4 一种全局寻优的搜索算法.82有 功 辅 助 服 务 成 本 及 相 关 问 题 研 究- VI -7.5 本章小结.85结 论 .- 86 -参 考 文 献 .- 88 -攻读博士学位期间发表学术论文情况
11、 .3致 谢 .4作者简介 .5大连理工大学学位论文版权使用授权书 .6大 连 理 工 大 学 博 士 学 位 论 文- 1 -1 绪论1.1 研究背景世界范围内的电力市场改革从 20 世纪 80 年代开始至今，已经历了近 30 年的变迁。英国是世界上较早实施电力市场改革的国家之一，其于 1990 年开始实施单一电力联营体 POOL 模式，随后于 2001 年 3 月在英格兰-威尔士地区开始实施 NETA (New Electricity Trading Arrangement) 模式，接着基于建立整个国家范围内的电力市场的目标，于 2004 年开始执行 BETTA (British Elec
12、tricity Trading and Transmission Arrangements) 模式 1。澳大利亚各州于 90 年代初打破了电力行业垂直一体化垄断结构，建立了竞价上网的市场机制，先建立了过渡性的州立市场，随后于 1998 年东南 5 州 (区) 市场合并为国家电力市场 2。我国进行的“厂网分开、竞价上网”的改革在经历了部分省 (市 ) 试点 3、区域市场试点 4-6之后，开始建设国家级电力市场。随着电力市场改革的深入，我国电力行业的管理也在逐步由粗放式向精细化转变，中国电力投资集团提出的“只有更好，没有最好”的服务口号即体现了精细化管理的理念。通过不断深化管理方式和手段，可以优化
13、核算，提高信息的有效性，最大限度地提升企业的盈利能力；可以避免粗放型管理所导致得管理不到位、电力企业难以适应电力市场化发展的缺陷等。电力企业的精细化管理可体现在电力企业运营的各个方面，如通过成本的精细化管理，不仅可解释成本发生过程的细节，同时也有助于发现成本管理环节存在的问题，从而降低成本以提高发电企业的竞争能力 7。而生产过程的精细化管理则可以大幅提高生产效率，发挥员工的积极主动性，实现准时化生产等。精细化管理起源于 20世纪五十年代，是发达国家的一种企业管理理念，是社会分工的精细化，以及服务质量的精细化对现代管理的必然要求。这种管理建立在常规管理的基础之上，并将常规管理引向深入的基本思想和
14、管理模式，是一种以最大限度减少管理所占用的资源和降低管理成本为主要目标的管理方式。而精细化管理的本质意义 8在于它是一种对战略和目标分解细化和落实的过程，是让项目的战略规划能有效贯彻到每个环节并发挥作用的过程，同时也是提升项目整体执行能力的一个重要途径。精细化管理在电力市场中的表现之一为辅助服务的解捆成为电力市场改革的热点之一，之所以要将辅助服务与主能量进行解捆，是因为两者的作用、服务对象及成本均不同。主能量的主要作用是满足系统负荷的用电需求，而辅助服务的主要目的是在保障主能量顺利传输和交易的同时，保证系统的安全稳定；由此目的的区别可见，主能量的主要服务对象是负荷，而辅助服务的服务对象具有多样
15、性，可以是负荷，也可有 功 辅 助 服 务 成 本 及 相 关 问 题 研 究- 2 -以是系统或电源。因此主能量和辅助服务的成本也会有很大的区别。此外有些辅助服务具有一些特殊的特性，如 AGC 服务以平衡发电、用电，保证电力系统频率质量和控制联络线功率为目的，它的服务对象不是某一个特定的用户，而是电力市场的全体，因此它不与特定的电力、电量交易直接发生关系，因此建立与主能量市场分离的独立的 AGC 市场可提供直观的经济信号，引导发电企业提供 AGC 服务。在主能量市场中，各参与者以自身利益最大化为目标参与市场竞争，依据市场规律确定电能商品的流向，因此整个能量市场的公平和开放，有利于调动各参与方
16、的积极性。主能量与辅助服务解耦之后，由于大多辅助服务的提供方为主能量市场中的竞争主体，则原有的依靠行政命令统一调度辅助服务的方式日益呈现出与电力市场整体环境之间的不协调，而市场机制引入电力工业需要电力市场的多元化和电力商品的多样化，因此将辅助服务作为一类电力商品，建立辅助服务市场有其必要性 9。辅助服务市场是指区别与主能量的独立的市场，在此市场中的交易主体是各辅助服务，它是随着电力市场化改革的不断深入而逐步被业界所重视的一种市场模式 10。辅助服务市场可以只交易某种辅助服务，如常见的有 AGC 辅助服务市场、备用辅助服务市场、调峰辅助服务市场等；也可以是交易多种辅助服务的市场，而多种辅助服务的
17、交易形式也具有多样性。但与主能量市场类似，在任何一个辅助服务市场中各参与者主要关心的问题仍是各自的利益。因此，研究各辅助服务的成本既可为辅助服务市场中各辅助服务提供者确定报价提供依据和参考，准确的成本可使参与者的报价趋于理性，有助于市场参与者制定合理可行的报价策略；又可使竞价参与者从多个角度进行成本的分析控制，还可为交易中的方案进行预结算和交易后核算提供必要的数据等。而辅助服务成本分摊的研究则可使辅助服务市场的运行更加规范有序，合理公平的成本分摊策略可实现“引起者支付”的费用分摊原则，即使辅助服务的需求者承担辅助服务的费用，从而可有效减少辅助服务的需求，增加社会总效益。因此要建立稳定高效的辅助服务市场、形成规范合理的辅助服务竞价机制、及减少系统的辅助服务需求，就必须正确分析辅助服务成本及与成本相关的内容。1.2 辅助服务的基本知识1.2.1 辅助服务的定义和分类辅助服务是指为完成输电和电能交易并保障系统安全和电能商品质量，发电厂或其他提供者提供的、与正常电能生产和交易相互耦合的服务。辅助服务基本功能在于
