電力市場環境下AGC服務考核和結算

姚鵬，楊軼雷，張靠社，韋立

（1.重慶市電力公司綦南供電局，綦江 401420；2.西安理工大學水利水電學院，西安 710048）

電力市場環境下AGC服務考核和結算

姚鵬1，楊軼雷1，張靠社2，韋立1

（1.重慶市電力公司綦南供電局，綦江 401420；2.西安理工大學水利水電學院，西安 710048）

為促進AGC服務考核和結算業務的發展，結合重慶電網AGC服務管理實際，提出了基于統計學相似系數法與層次分析法AHP的AGC服務實際調節效能考核和結算方法。該方法利用統計學相似系數法得出AGC服務各性能考核結果，根據各性能對系統貢獻大小用AHP把它們組合起來，作為對AGC服務考核的依據，然后根據考核結果對AGC服務進行結算；最后，通過算例分析，說明該方法不僅能夠體現AGC服務性能的差異，客觀反映其對系統的實際貢獻，同時還能為電力市場運營提供豐富的經濟學信號。

電力市場；輔助服務；自動發電控制；考核；結算；層次分析法

在我國一般將輔助服務費用包含在電價中，并用期貨電量的形式予以補償，這種運營規則曾經起過一定的積極作用，但由于缺乏合理的量化依據，不能真正體現市場的公平性，制約了自動發電控制AGC（automatic generation control）服務性能的提高和有效運行。目前我國電網中AGC服務容量占總裝機容量的比例并不大，且其相關技術還在不斷發展之中[1]。為誘導充裕的AGC容量并保證較高的運行效率，除需對現有AGC進行改造外，還要加強對其科學管理，統計出準確、真實反映AGC服務實際運行性能的指標，并在結算時得以體現，做到科學、公正，有利于倡導市場原則、促進電廠提高自動化水平和參與AGC服務市場的積極性。

文獻[2]給出了AGC機組考核與結算的思路，但對于怎樣考核并沒有進行說明。文獻[3]提出了一種考慮控制成本的頻率控制方法，對于加強AGC服務管理有一定的借鑒意義。文獻[4]把統計學相關系數作為AGC績效考評方法，跟文獻[5-6]相似把CPS考核的責任完全歸為AGC機組，這顯然不合理，同時相關系數要求樣本間具有線性關系。文獻[7-8]對AGC服務調節效能評估和經濟補償進行了研究，但其評估方法的合理性有待商榷。文獻[9-10]對AGC機組調節效能系數進行了研究，為考核AGC機組提供了一定的基礎。文獻[11-12]的AGC服務性能評估方法存在不合理性。文獻[13]提出了一種“喇叭”曲線評價AGC調節性能的方法。重慶電網AGC服務管理也存在與上述文獻類似的不合理性，為此本文提出基于統計學相似系數[14]與層次分析法AHP（analytical hierarchy process）的AGC服務實際調節效能考核辦法，并根據考核結果對其進行結算，克服了AGC服務管理中的一些弊端。通過算例分析，說明該方法不僅能夠體現AGC服務性能的差異，客觀反映其對系統的實際貢獻，同時還能為電力市場運營提供豐富的經濟學信號。

1 考核

根據電網對AGC服務的要求，AGC服務調節性能一般包括：調節容量、響應延遲時間、跟蹤速率、調節偏差等。

從系統角度考慮，AGC服務的目的是維持系統的頻率或聯絡線上的潮流在要求的范圍內；但從機組角度考慮，AGC服務是為了實現有功輸出跟蹤指令變化的功能。評價AGC服務的質量，就是考核AGC機組有功輸出跟隨指令變化是否達到要求。而秩相關系數和夾角余弦相似系數不僅能體現樣本數值之間的相似性，還能反映樣本數值的變化局勢，對樣本數據無特殊要求，用它們作為考核AGC服務性能指標無論對系統的穩定性，還是對機組的公平性都具有非常重要的意義；同時，將二者結合起來，可以獲得1+1〉2的效果。

1.1 性能考核系數的計算

具有一定的升降速率是AGC機組參與電網AGC的前提。不同類型的機組AGC服務響應速率不同，這就要求依據主站AGC軟件記錄的AGC服務負荷指令曲線以及實際發電曲線統計出其命令執行情況。

一個固定的統計段可能有幾個有效控制段，通過計算便可得到幾個升降速率，這樣就可以得到AGC服務速率考核效能系數，計算數學模型如下。

調節速率秩相關系數計算：

調節速率夾角余弦相似系數計算：

調節速率效能考核系數計算：

式中：ρi，rs（Vd，Va）為AGC服務i的調節速率秩相關系數，下標r、s分別表示申報和實際調節速率秩的觀測值；Vd（i，j）為AGC服務i在第j控制時段的申報調節速率；Va（i，j）為AGC服務i在第j控制時段的實際調節速率；N為AGC服務結算周期內的控制時段數；rj表示AGC服務i在第j控制時段的申報調節速率Vd（i，j）在Vd（i，1），Vd（i，2），…，Vd（i，N）中的秩的觀測值；sj表示AGC服務i在第j控制時段的實際調節速率Va（i，j）在Va（i，1），Va（i，2），…，Va（i，N）中的秩的觀測值；μ、ν分別為調節速率秩相關系數與調節速率夾角余弦相似系數的權重因子。上式分母的作用是將相關系數標準化，并將其限定在［-1，1］范圍內，其值大于0為正相關，小于0為反相關，0為不相關。

Ki，1為AGC服務i的調節速率效能考核系數；同理，可得調節容量、調節偏差以及響應延遲時間效能考核系數分別為Ki，2、Ki，3、Ki，4，計算數學模型與調節速率效能考核系數類似。

1.2 基于AHP的AGC服務綜合調節效能系數

基于AHP把以上各效能考核系數綜合起來作為AGC服務綜合調節效能系數，計算模型如下：

式中：Ki，1、Ki，2、Ki，3、Ki，4分別為AGC服務i的調節速率、容量、偏差和響應延遲時間效能考核系數；α、β、λ和θ分別為各效能考核系數權重因子，不同權值可以為市場提供不同的經濟信號。

2 基于發電計劃執行合格率的AGC服務結算

為了和非AGC機組考核一致，將AGC服務綜合調節效能系數轉化為合格率，有：

式中，Ki為AGC服務i的綜合調節效能系數。

AGC服務i在結算周期應得到的收入為

式中：σ1，σ2為獎懲系數，由電監會或政府相關部門確定；Psch，i為AGC服務i發電計劃合格率；Esch，i、EAGC，i分別為AGC服務i在結算周期內的電量費用和調節電量費用。

一般而言，AGC服務的綜合調節效能系數是一個小于1的正值，其值越小，考核越嚴。當其值為0時，表示AGC未投，可根據事先確定的條款向AGC服務收取違約金或按照因AGC服務未投而使系統運行成本的增加量進行處罰。當其值為負數時，表示AGC服務向相反的方向調節，這時應根據系統實際進行處理，相對于未投AGC服務來說，要準確計算出此時所造成的系統運行成本的增量，是一個非常復雜和困難的問題，需要從多方面深入研究。

3 算例分析

基于AHP和重慶電網實際情況，AGC服務各項指標重要程度依次為：響應延遲時間、調節速率、調節偏差、調節容量，構造如下判斷矩陣：

根據AHP原理，解得一致性判斷矩陣A的特征向量并進行標準化，得各效能考核系數權重因子α＝0.27，β＝0.2，λ＝0.23，θ＝0.3，為說明問題此處取獎懲系數σ1＝σ2＝1。

為了簡單且不失一般性地說明所提考核方法的特點，假設在某一個結算周期系統對AGC機組上下調節分別有9個控制段，且假設各控制時段上下調節響應延遲時間、調節幅值的申報和它們的實際值均分別相等，其申報、響應、考核情況如表1和表2所示。

表1 某一個結算周期AGC服務申報、實際響應情況Tab.1Sevice declaration and actual response of AGC in a settlement period

表2 某一個結算周期AGC服務申報、實際響應及考核情況Tab.2Sevice declaration，actual response and assessment results of AGC（precision）in a settlement period

從表1中可以看出為了規避風險，AGC服務更多地趨向于在不同控制時段申報不同的值，這是由于AGC機組在實時運行中受主客觀等因素的影響，很難精確地控制，這也是本文采用統計學相似系數考核AGC服務調節效能的主要原因。

從表2可以看出當對各控制時段分別考核時，秩相關系數對調節偏差考核結果影響較大；而把這些控制時段聯合起來時，它對考核結果影響較小，從整體上看樣本的秩觀測值體現了其在樣本中的大小次序，即體現了實際值與目標值的和諧性，體現出機組跟蹤目標值的能力。當不考慮秩相關系數時，無論是分別按各個控制時段還是綜合這些控制時段對調節偏差考核的結果相差不大，可以忽略。所以建議對AGC服務調節偏差考核時只用夾角余弦相似系數。

采用秩相關系數和夾角余弦相似系數作為考核AGC服務性能的指標不但有利于電力系統的穩定運行，而且還能保證對所有機組公平，把兩者結合起來可以達到取長補短。

根據對機組投入和退出AGC服務時的結算模型，可得AGC機組在某一個結算周期的收入情況，如表3所示。

表3 某一個結算周期AGC機組考核和結算情況Tab.3Settlement and assessment of AGC in a settlement period

從對AGC服務考核、結算看，把AGC服務的投入、退出和上、下調節分開不僅能體現其價值，還能為市場提供明確的經濟學信號，進而提高整個電力系統的運營效率。

4 結語

本文結合重慶電網AGC服務管理實際提出了基于統計學相似系數與AHP的AGC服務實際調節效能考核和結算辦法，該方法把AGC服務的投入、退出和上、下調節分開不僅體現了AGC服務性能差異和對系統價值，還能為市場提供明確的經濟學信號，進而提高整個電力系統的運營效率。

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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

姚鵬（1978—），男，碩士，工程師，研究方向為電網運行管理與電力市場。Email：xyzyaopeng@126.com

2011-10-17；

2011-11-24

楊軼雷（1975—），男，碩士，工程師，研究方向為電網調度自動化等。Email：491870594@qq.com

張靠社（1965—），男，博士，副教授，研究方向為電力系統分析、電力市場等。Email：zhangks@263.net