清江梯级水电站的电网辅助服务及补偿问题

牟燕;袁兵;陈忠厚

【摘 要】介绍了清江梯级电站的电网辅助服务补偿的项目,包括自动发电控制、有偿调峰、旋转备用、有偿无功调节、黑启动等,指出了辅助服务及辅助服务补偿中存在的问题,表明了清江梯级电站在辅助服务市场中所起的作用及其价值,提出了合理解决这一特殊电力市场价值的命题. 【期刊名称】《水电与新能源》 【年(卷),期】2012(000)004 【总页数】3页(P58-60)

【关键词】辅助服务;补偿;梯级水电站;清江 【作 者】牟燕;袁兵;陈忠厚

【作者单位】湖北清江水电开发有限责任公司,湖北宜昌443000;湖北清江水电开发有限责任公司,湖北宜昌443000;湖北清江水电开发有限责任公司,湖北宜昌443000

【正文语种】中 文 【中图分类】TM727

清江梯级电站包括水布垭、隔河岩、高坝洲3座大型水电站。其中，水布垭电站总装机容量184万kW，设计年发电量39.84亿kW·h，水库库容45.8亿m3，具有多年调节性能;隔河岩电站总装机容量121.2万kW，设计年发电量30.4亿 kW·h，水库库容34亿m3，具有年调节性能;高坝洲电站总装机容量27万kW，

设计年发电量8.98亿kW·h，水库库容4.86亿m3，是隔河岩电站的反调节电站。 清江梯级电站处于湖北电网500 kV主网框架，地理位置优越，同时拥有高坝大库，机组性能优良，且运行方式灵活多变，是华中电网不可多得的优良调峰调频电源点和骨干电源。

2010年7月华中电网正式实施《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》和《华中区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》(以下简称“细则”)，对并网发电厂提供的部分辅助服务进行补偿，首次从市场角度评估各并网发电厂对电网提供辅助服务的贡献量。

“细则”所补偿的项目包括自动发电控制(AGC)、有偿调峰、旋转备用、有偿无功调节、黑启动等。

(1)自动发电控制(AGC)。发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务称为自动发电控制。

自动发电控制按照单元(火电为单机、水电为全厂)跟踪区域控制偏差(ACE)的贡献量进行补偿。

单元AGC补偿费用=50元/(MW·h)×AGC贡献量(MW·h)

AGC贡献量等于被调用AGC控制单元的实际响应发电有功曲线与发电日计划曲线(含修改)偏差积分电量绝对值之和。AGC响应时间和调节精度不满足《华中区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》规定标准要求的不予以补偿。

(2)有偿调峰。有偿调峰指发电机组超过基本调峰范围进行深度调峰，以及机组按照调度指令要求在24 h内完成启停机进行调峰所提供的服务。有偿调峰服务按机组计量。

有偿调峰补偿费用=100元/(MW·h)×运行调峰深度贡献电量(MW·h)+启停调峰补偿费用(元)

运行调峰深度贡献电量为在调峰时实际发电出力曲线低于基本调峰规定的最小出力的积分电量。启停调峰按水电机组启停调峰一次，机组容量补偿150元/万kW进行补偿。由于机组自身原因造成出力低于基本调峰规定最小出力或机组停运的不在补偿范围。

(3)旋转备用。旋转备用指为了保证可靠供电，电力调度机构指定的并网发电机组在高峰时段内通过预留一定的发电容量所提供的服务。旋转备用补偿费用=20元/(MW·h)×旋转备用贡献量(MW·h)

旋转备用贡献量为电力调度机构指定的备用容量和提供备用时间的乘积，其中提供备用时间仅限定于高峰时段。

(4)有偿无功调节。有偿无功调节指发电机组在进相功率因数低于0.97的情况下向电力系统吸收无功功率或迟相功率因数低于一定值(其中水电为0.9)的情况下向电力系统注入无功功率所提供的无功服务。有偿无功服务按机组计量。 有偿无功补偿费用=100元/(MV·A)×提供有偿无功电量(MV·A)

水电机组在低负荷调相运行工况下提供有偿无功服务，其补偿费用(元)=Y调相 × P N× t调相，其中:Y调相为调相运行补偿标准，取20元/(MW·h);P N为发电机组容量，MW;t调相为机组调相运行时间，h。

(5)黑启动。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组所提供的恢复系统供电的服务称为黑启动。电力调度机构应根据系统运行需要确定黑启动机组，并与黑启动机组所在发电公司签订黑启动服务合同，合同中应明确机组黑启动技术性能指标。对提供黑启动机组的改造新增投资成本、运行维护成本、黑启动测试成本和人员培训成本等给予补偿。水电机组按2万元/月，其他机组按10万元/月补偿。

“细则”较为系统地将发电企业提供的辅助服务进行了货币化衡量，并进行了一定程度的成本补偿，开启了电力辅助服务市场化的进程，是由行政命令向市场手段优

化电力系统运行的的转变。

从2010年7月至2011年7月，清江梯级电厂根据上述办法累计考核电量762.21万kW·h，折算考核金额301.37万元;补偿奖励费用5 180.52万元。 2010年7月至2011年7月清江梯级电站《细则》考核与补偿情况见表1。 清江梯级电站总的辅助补偿奖励费用占电站同期电费的收入不足2%，可以说只是电力辅助服务市场化的一小步。

值得注意是，期间清江梯级电站实现发电量70.26亿kW·h，仅占湖北省直调电厂总电量的6.9%，但补偿奖励费用却占湖北省直调电厂总奖励费用的41.02%，表现为高度的不平衡。由于全网实行的是统一的规则，补偿费用取决于客观贡献量的度量，因此可以说反映了上网发电厂辅助服务贡献量的高度不均衡，从一定程度上反映了清江梯级电站在保障电网安全可靠运行上的突出贡献和特殊的市场价值! (1)电量损失较大。由于机组小出力运行，相同的水头下，水耗比正常工况时增加。经测算，2010年水布垭电站因小出力运行多用水4.33亿m3，损失电量1.92亿kW·h，减少收入0.63亿元;隔河岩电站小出力运行时多用水 3.89亿 m3，损失电量 0.97亿kW·h，减少收入0.29亿元。

(2)设备健康水平受到影响。由于机组频繁穿越震动区和长期小出力运行，设备健康水平受到显著影响。水布垭电站作为新投产电站，由于过于频繁地穿越振动区调节，水布垭电站部分机组多次出现导水机构导叶推拉杆与控制环定位销错位、断裂，控制环与推拉杆定位板螺栓松动、导叶端面密封空蚀严重、导叶漏水量大导致机组蠕动等影响机组安全运行的情况。隔河岩电站因频繁开停，GIS开关动作次数多，疲劳程度加剧，清21、清5003开关均在操作2 000次左右时出现故障，低于厂家规定操作3 000次免维护的水平;检修时还发现水轮机转轮出现贯穿性裂纹，转轮和导叶空蚀严重，检修补焊量明显增加。

(3)技改投入增加。为了提高设备的健康水平，保证电网安全稳定运行，公司一方

面加强日常管理，增加维护力度，一方面也加大设备技术改造的力度，梯级电站近几年技改投入持续增加。

从2011年度电网公司公布的湖北省直调发电机组利用小时及负荷率情况，我们可以看到区域内的直调火电和水电机组负荷率通常在80%、90%以上(平均在86%左右)，清江梯级电站特别是隔河岩和水布垭电站负荷率偏低，水布垭电站的负荷率不到45%，隔河岩不到60%，在所有直调电厂中分别排倒数第一、第二。可以说清江梯级电站以自身电量减少、设备健康受损的代价，提高了整个系统的运行效率，从另一个角度说明了清江梯级电站的独特市场价值，远不是单一电量可以衡量的。

目前在电力市场中，体现电站经济利益仍主要以上网电量结算为主，因此在电力市场建立和完善过程中，如何客观体现清江梯级电站这样以辅助服务贡献为主的电站的合理市场价值，需要进一步探索和研究。

由于多种原因，清江梯级电站为保电网安全可靠运行，所贡献的辅助服务未能由《细则》得到完全的补偿。

(1)机组启停调峰。清江梯级电站频繁启停参与系统调峰。梯级电站累计开停机2 793次，其中，水布垭电厂开停机600次，隔河岩电厂开停机1 164次，高坝洲电厂开停机1 029次，占华中电网直调电站启停调峰次数的70%以上。《细则》中启停调峰次数的定义为24 h以内启停记为启停调峰一次才列入补偿，而清江梯级电站经常在24 h内多次启停。

(2)调峰。清江梯级电厂按系统要求投运AGC，参与调峰、调频及联络线功率偏差调整。由于隔河岩、水布垭电站AGC为跟踪负荷曲线模式，调节范围为零至满负荷，因此频繁穿越振动区。隔河岩机组的振动区为80～180 MW，水布垭机组的振动区为122～203 MW，因此可以说穿越振动区次数反映了清江梯级电站机组为电网大幅度调峰的贡献。

据统计，水布垭电厂共穿越振动区17 931次，单机日最大165次，单机月均穿越振动区345次;隔河岩电厂共穿越振动区13 580次，单机日最大95次，单机月均穿越振动区261次。清江梯级电站AGC投运率100%，AGC贡献量占华中网调直调厂的九成以上，为电网电能质量的稳定作出了突出贡献。

《细则》中AGC补偿的前提条件是AGC的响应时间和调节精度必须合格。由于隔河岩、水布垭电站负荷调整过于频繁，而且经常处在小负荷区，调节精度在小负荷时(低于额定值10%)超出调速器的调节死区而经常不合格，因此实际运行过程中，常因调节精度和响应时间达不到要求，即使是AGC的调节方向正确对系统是正贡献，该时间段的全部AGC贡献也得不到补偿。因此，电网的实际补偿量远不能反映清江梯级电站的实际贡献量。

(3)小出力及旋转备用情况。机组的旋转备用为电网提供了最可靠的安全裕量和应付事故的能力。水布垭46万kW和隔河岩30万kW的大机组常以小出力方式为电网提供旋转备用。据统计期间水布垭电厂机组12万kW以下小负荷运行时间7 884.54 h，小负荷率44%;隔河岩电厂机组8万kW以下小负荷运行时间4 371.55 h，小负荷率29%。

由于《细则》中旋转备用补偿总量设置过低，而且仅限于高峰时段，致使隔河岩和水布垭电站所作的旋转备用实际得到的补偿非常少，与其成本不相称，更与其贡献不相称。

(4)进相调压。水布垭电厂是川鄂联网的重要站点，是华中电网在鄂西的重要电压支撑点。水布垭电厂从投产以来，一直承担着系统调压的任务，根据系统要求进行进相调压。水布垭电厂累计吸收无功功率4.58亿 kV·A·h;单机平均进相深度 2.57万kV·A。水布垭电站提供的无功服务约占华中网调直调厂站的85%。

(5)事故备用及黑启动服务。清江梯级电站技术先进，开停机迅速，在电网中是良

好的事故备用点;电站均具备黑启动能力，可在系统需要的时候提供黑启动服务，但在实际运行中未获补偿。