福建电力辅助服务市场带来的发展新机遇!

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福建电力辅助服务市场带来的发展新机遇!

林一拓,陈芳馨,邹佳晖

华电棉花滩水电公司:

2022年度,华电棉花滩水电开发有限公司在电力辅助服务市场收益创历史新高,突破2200万元,占上网电费总额比例高达4.37%。快速增加的利润比重不仅让该公司发电运行人员深受鼓舞,就连习惯于计划电量“思维”的职能管理部门都连连感叹“提供有价值的辅助服务原来比发电还挣钱!”在我国电力供应总体富余,利用小时数逐步下降的市场环境中,以辅助服务为切入点所引发的市场推动力不容小觑。

电力辅助服务是指除了正常电能生产、输送和使用外,由发电企业、电网企业和储能设施、参与市场化交易的电力用户以及聚合商、虚拟电厂等第三方提供的服务。我国电力辅助服务市场经历了无偿服务、计划补偿、市场化探索、市场化加速等四个发展阶段,在电力体制改革的不断推动下,产品类型逐步增加,包含的主要种类有:自动发电控制(AGC)、调峰、自动电压控制(AVC)、旋转备用、黑启动服务等。

类型

定义

一次调频

当电力系统频率偏离目标频率时,常规机组通过调速系统的自动反应、新能源和储能等并网主体通过快速频率响应,调整有功出力减少频率偏差所提供的服务

基本调峰

为了跟踪负荷的峰谷变化及新能源出力变化,并网主体根据调度指令进行的发/用电功率调整或启停所提供的服务

二次调频

并网主体通过自动功率控制技术,包括自动发电控制(AGC)、自动功率控制(APC)等跟踪电力调度机构下发的指令,按照一定调节速率实时调整发/电功率,以满足电力系统频率、联络线功率控制要求的服务

有偿调峰

发电机组超过基本调峰范围进行深度调峰,以及发电机组按电力调度指令要求在24 小时内完成启停进行调峰所提供的服务

电压控制

为保证电力系统电压稳定,并网主体根据调度下发的电压、无功出力等控制调节指令,通过自动电压控制 (AVC)、调相运行等方式,向电网注入、吸收无功功率,或调整无功功率分布所提供的服务

旋转备用

为了保证电力系统可靠供电,并网主体通过预留调节能力,并在规定的时间内响应调度指令所提供的服务

黑启动服务

电力系统大面积停电后,在无外界电源支持情况下,由具备自启动能力的发电机或抽水蓄能、新型储能等所提供的恢复系统供电的服务

按调节原理的不同,电力辅助服务可分为三类:

调节方式

目的

服务类型

有功平衡服务

调节机组有功出力

减少系统频率偏差、跟踪负荷峰谷波动或弥补可再生能源出力波动

一次调频、二次调频、调峰、旋转备用等

无功平衡服务

向系统注入或吸收无功

减少系统电压偏差、实现系统无功平衡

自动电压控制(AVC)等

事故应急及恢复服务

预留发电容量或发电机组提供无电源支持下的自启动服务

保障系统在故障情况下快速恢复

黑启动服务等

随着电力辅助服务市场的迅速发展,为适应新型电力系统建设,建立电力辅助服务分担共享新机制,发挥市场在资源配置中的决定性作用,目前我国是以省网为单位,各省按照“补偿成本、合理收益”的原则制定相关市场交易规则。当前电网需求最多的是调峰和调频服务,两者本质上都是在电力负荷供需偏差时,通过调整机组出力减小系统偏差的手段,区别在于时间尺度不同,调频通常为几分钟,调峰通常需要几小时。

福建省是全国电力辅助服务市场8个试点省份之一,也是第一家真正实现辅助服务市场完全自动化的省份。2018年1月起,福建电力辅助服务(调峰)交易系统正式运行,根据《福建省电力调峰调频辅助服务市场交易规则》,福建省参与机组启停调峰交易的电厂为单机容量不低于50MW的电力调度机构直调及许可调度发电厂;提供调频服务的水电机组应为电力调度机构直调、单机容量5万kW及以上且可调节容量不小于2万kW。

从规则中可以看出,棉花滩水电厂机组具备调峰和调频能力,这便给该公司带来了一个新思路,紧紧跟随电力体制改革的步伐,深入研究辅助服务收益与电量收入间最大化利益关系。每日8时,相关工作人员都要与各生产部室确定次日发电计划,并综合研判省网运行机组台数、天气、水情、水风电运行情况等进行调峰调频价格申报;9时至11时报价结束后,还要紧盯平台交易信息,掌握当日调用情况;24时,通过交易平台查看整日市场出清结果,以调整第二天报价策略。

笔者所在的棉花滩水电厂位于福建省三大河流之一的汀江干流上,坐落于闽粤两省交界处,集雨面积7907k㎡,库容20.35 亿m³,装机容量4×150MW,设计年发电量15.2亿千瓦时,是华东地区第三大水电厂,也是福建省调峰调频调压和黑启动的主力电厂。2022年度,除6月份汛期水情充沛要求四台机组24小时满发无法参加辅助服务的情况外,其余时期该厂适时调整发电策略,并结合机组特性,测算制定相匹配报价,提高机组在系统调频调用占位,提升机组调频中标概率,着力参与于辅助服务市场中。该厂今年参与的调频收入约1900万元,启停调峰中标次数为52次,收益约312万元,在获得电量收入的同时通过电力辅助服务市场获得双重收益,可见该公司紧紧跟准方向,不断发展改进,实现超越突破。

从辅助服务市场收入占比来看,该公司调频服务为主要收入来源,调峰服务则仅占总收入的14%。调峰是辅助服务中最难的品种,福建电源品种多,清洁能源占比高,市场波动很难预测。但在政策导向和市场激励作用下,由调峰辅助服务所激发的市场活力已初露锋芒。据悉,国内辅助服务市场未来将取消调峰产品,国家能源局 2021年发布的《关于进一步做好电力现货市场建设试点工作的通知》中明确提出在电力现货市场运行期间由现货电能量市场代替调峰市场,福建电力调峰辅助服务也将由此向现货市场衔接过渡调峰交易最大的意义则在于调度系统兼顾了公平与效率,从参与报价、发布指令、计划执行到市场出清,完全实现自动化闭环运转,最大限度地降低了人工干预所易引发的市场公平问题。对发电企业而言,以市场化手段发现调峰的价值可以尽可能多的根据机组特性选择利益最大化的方式履行保电网安全平稳义务,特别是大型水电机组可通过参与快速爬坡、系统惯量等方式获取收益,且采用短时或实时集中竞价等方式,更能发现机遇,获取更高的经济效益。

现阶段,福建电力辅助服务系统在日前发电计划、日内发电曲线、电厂实际出力、参与调峰电量等信息公开上一目了然,预测的次日调峰容量也清晰明了,交易系统以15分钟为一个计费周期,全天共96个交易时段,每一时段的历史交易费用及电厂收益、分摊费用都追溯可查。电网调控平台还会根据日前发电计划,结合某一时刻的实际情况,对接下来的两个小时进行短期负荷预测。笔者相信,现货市场是买卖双方自由报价报量形成的,定价过程由供需双方直接参与,因此其价格必然更加客观、真实,用现货市场取代调峰辅助服务,不仅是欧美电力市场现在的实践,也是我国未来的发展趋势。棉花滩水电厂坐拥20.35 亿m³库容的多年调节水库,具备更加快速的发电灵活性,必然会在福建电网调峰服务上占有一席之地。

电力辅助服务市场的健康有序发展是实现“双碳”目标的必要保障,棉花滩水电公司将紧跟导向,提供更为优质的电力服务,同时深入挖掘经济效益,探索新型市场发展前景,通过各项举措全面增强企业的竞争力和发展力,全力推动公司高质量发展,为福建地区经济建设提供更加坚实的能源保障。