1000MW超超臨界燃煤機(jī)組調(diào)頻輔助服務(wù)應(yīng)用分析

武寶剛 蔡峰 陳俊彥 張揚(yáng) 李敏

摘?要：文章以江蘇省內(nèi)兩家1000MW超超臨界燃煤機(jī)組為例，介紹電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)市場(chǎng)化投用以來對(duì)發(fā)電企業(yè)的影響。以江蘇省內(nèi)兩家百萬(wàn)燃煤機(jī)組2020年7月數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，結(jié)合機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)組安全性進(jìn)行綜合分析。燃煤機(jī)組參與調(diào)頻服務(wù)后發(fā)揮市場(chǎng)在調(diào)頻資源優(yōu)化配置中的決定性作用，激勵(lì)發(fā)電企業(yè)提升調(diào)頻服務(wù)供應(yīng)質(zhì)量，提升江蘇電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)頻?輔助服務(wù)?安全性?經(jīng)濟(jì)性

引言

電力調(diào)頻輔助服務(wù)，是指電源在一次調(diào)頻以外，通過自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）功能在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)度指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的服務(wù)。電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)化以來，為規(guī)范市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，各省都制定了調(diào)頻市場(chǎng)規(guī)則，來滿足市場(chǎng)需求。

1 電力調(diào)頻輔助服務(wù)發(fā)電企業(yè)側(cè)應(yīng)用情況介紹

根據(jù)華東網(wǎng)調(diào)有關(guān)文件，具備AGC功能的統(tǒng)調(diào)火電機(jī)組必須申報(bào)電力調(diào)頻輔助服務(wù)單價(jià)，因此只要是統(tǒng)調(diào)機(jī)組必須具備調(diào)頻能力，積極參與報(bào)價(jià)。各省電力輔助服務(wù)（調(diào)頻）市場(chǎng)交易規(guī)則略有不同，但都是通過AGC功能實(shí)現(xiàn)，不再執(zhí)行自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）服務(wù)調(diào)用補(bǔ)償，而是依據(jù)新的補(bǔ)償規(guī)則。不能提供輔助服務(wù)的機(jī)組必須向電網(wǎng)上交輔助服務(wù)費(fèi)用，提供輔助服務(wù)費(fèi)用主要是光伏、風(fēng)電等不具備調(diào)頻能力的機(jī)組，因此火電機(jī)組提供調(diào)頻輔助服務(wù)是大勢(shì)所趨。

電網(wǎng)發(fā)布調(diào)頻需求容量，電廠側(cè)根據(jù)綜合調(diào)頻性能進(jìn)行綜合報(bào)價(jià)，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)布經(jīng)安全校核后的電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)出清結(jié)果，中標(biāo)機(jī)組通過AGC功能實(shí)現(xiàn)電力調(diào)頻輔助服務(wù)。

江蘇電力市場(chǎng)的出清結(jié)果根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標(biāo)/調(diào)頻報(bào)價(jià)”由高到低進(jìn)行排序（同等條件調(diào)節(jié)范圍大、申報(bào)時(shí)間早者優(yōu)先），按照“按需調(diào)用、按序調(diào)用”原則預(yù)出清，直至中標(biāo)機(jī)組調(diào)頻容量總和滿足次日最大調(diào)頻需求容量。機(jī)組（包含中標(biāo)、臨時(shí)和緊急調(diào)整）所提供的電力調(diào)頻輔助服務(wù)依據(jù)實(shí)際調(diào)頻里程、調(diào)頻性能及里程單價(jià)按日統(tǒng)計(jì)、按月結(jié)算服務(wù)費(fèi)用。市場(chǎng)主體調(diào)頻里程申報(bào)價(jià)格的下限和上限分別為0.1元/兆瓦，報(bào)價(jià)上限 1.2 元/兆瓦。退出調(diào)頻輔助服務(wù)的考核單價(jià)為 0.1 元/ （兆瓦·小時(shí)）。

調(diào)頻服務(wù)費(fèi)用=有效里程*Kp（當(dāng)日調(diào)頻性能指標(biāo)）*單價(jià)。例如：7月14日某電廠 #2機(jī)組調(diào)頻報(bào)價(jià)為 5.33=（7天綜合性能指標(biāo)Kp為3.47/報(bào)價(jià)為0.65元/兆瓦），電力調(diào)頻市場(chǎng)根據(jù)“七日綜合調(diào)頻性能指標(biāo)/調(diào)頻報(bào)價(jià)”由高到低進(jìn)行排序，按照“按需調(diào)用、按序調(diào)用”原則預(yù)出清，5.33的值機(jī)組是中標(biāo)的，當(dāng)日有效里程為12077，當(dāng)日?qǐng)?bào)價(jià)為0.65元，結(jié)算收益為12077*4.04*0.65=31714，系統(tǒng)結(jié)算當(dāng)日收益為31679元。

2 百萬(wàn)燃煤機(jī)組提供電力調(diào)頻輔助服務(wù)經(jīng)濟(jì)性分析

2.1江蘇百萬(wàn)燃煤機(jī)組1，2020年7月提供電力調(diào)頻輔助服務(wù)情況。

2.2江蘇百萬(wàn)燃煤機(jī)組2，2020年7月提供電力調(diào)頻輔助服務(wù)情況。

2.3機(jī)組提供調(diào)頻輔助服務(wù)數(shù)據(jù)分析

2.3.1機(jī)組提供調(diào)頻輔助服務(wù)后系統(tǒng)收益增加明顯。機(jī)組1提供調(diào)頻輔助服務(wù)一個(gè)月的系統(tǒng)收益為77.37萬(wàn)元，機(jī)組2綜合調(diào)頻性能較好提供調(diào)頻輔助服務(wù)一個(gè)月的收益為124.92萬(wàn)元。

2.3.2中標(biāo)機(jī)組單日參加調(diào)頻的總里程較未中標(biāo)機(jī)組多。機(jī)組未中標(biāo)時(shí)調(diào)頻里程很小，在非中標(biāo)模式下綜合調(diào)頻性能會(huì)低于中標(biāo)模式，若連續(xù)多日不中標(biāo)，可能需要報(bào)一個(gè)較低的價(jià)格才能重新中標(biāo)，會(huì)大幅影響調(diào)頻收益。機(jī)組1和機(jī)組2七月分別中標(biāo)24次和23次，數(shù)據(jù)顯示提供調(diào)頻輔助服務(wù)獲得的系統(tǒng)收益明顯比未中標(biāo)時(shí)多。

2.4機(jī)組提高綜合調(diào)頻性能后的系統(tǒng)收益分析

提高機(jī)組主蒸汽壓力，汽輪機(jī)高調(diào)門開度減小，提高了機(jī)組的綜合調(diào)頻性能，汽輪機(jī)高壓調(diào)門開度（節(jié)流損失）與機(jī)組的AGC響應(yīng)、一次調(diào)頻響應(yīng)性能是相互矛盾的。調(diào)門開度越小，節(jié)流損失越大，但蓄能的增加可以提高負(fù)荷的響應(yīng)速度、一次調(diào)頻響應(yīng)速度、機(jī)組AGC的響應(yīng)速度。下面從節(jié)流損失、調(diào)頻系統(tǒng)收益、機(jī)組一次調(diào)頻電網(wǎng)考核、AGC測(cè)速電網(wǎng)考核四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比。

2.4.1提高主蒸汽壓力后汽輪機(jī)高調(diào)門節(jié)流損失增大。節(jié)流損失1：根據(jù)2020年7月統(tǒng)計(jì)百萬(wàn)機(jī)組1的高調(diào)門運(yùn)行區(qū)間多為40-50%，40%開度下對(duì)應(yīng)的節(jié)流損失為1.2MPa（高調(diào)門前后壓差）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式調(diào)門壓損每升1%，則汽輪機(jī)熱耗率將上升2～3 kJ/（kW?h）。每提高1MPa主汽壓力，對(duì)應(yīng)節(jié)流損失增加的煤耗約為0.6g/Kwh。假定標(biāo)煤價(jià)800元/t，平均負(fù)荷率750MW，其對(duì)應(yīng)月度節(jié)流損失提高為800*750*10^3*0.6*24*30/10^6=25.92萬(wàn)元/月;節(jié)流損失2：為使高調(diào)門運(yùn)行區(qū)間多為38～42%，40%開度下對(duì)應(yīng)的壓力損失為6.69%（高調(diào)門前后壓差與高調(diào)門前壓力比），高調(diào)門運(yùn)行在40%開度與57%開度相比壓損增大3.26%，按百萬(wàn)機(jī)組月度電量4.04億kWh、調(diào)門平均壓降較原來增大1%，熱耗率增大2.8kJ/（kW?h）計(jì)算，單臺(tái)機(jī)組節(jié)流損耗增加4.04*3.26*2.8*800*10^8/10^3*29308=10.0萬(wàn)元/月。分析：通過以上兩種方法計(jì)算調(diào)門關(guān)小后節(jié)流損失增大分別為26萬(wàn)、10萬(wàn)。

2.4.2調(diào)頻系統(tǒng)收益。優(yōu)化機(jī)組的滑壓曲線，使高調(diào)門運(yùn)行區(qū)間多在40%以下，機(jī)組綜合調(diào)頻性能Kp提高了，每天系統(tǒng)收益增加約2萬(wàn)元，月度增加調(diào)頻系統(tǒng)收益為60萬(wàn)元，顯然獲得的調(diào)頻補(bǔ)償與增加的節(jié)流損耗之差為正，可以通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)計(jì)算出獲得調(diào)頻系統(tǒng)收益與調(diào)門節(jié)流損耗增加差值最大所對(duì)應(yīng)的最佳的滑壓曲線，爭(zhēng)取獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4.3一次調(diào)頻。優(yōu)化滑壓曲線后能保證高調(diào)門的運(yùn)行區(qū)間大部分在40%～45%，能保證一次調(diào)頻測(cè)試時(shí)合格。不會(huì)產(chǎn)生因一次調(diào)頻測(cè)試不合格而導(dǎo)致的電網(wǎng)的兩個(gè)細(xì)則考核。