澳大利亚自由竞价电力市场辅助服务规律探索

税收杂志小助手

作者：陈琛 葛睿

澳大利亚电力辅助服务市场是当地自由竞价电力市场的重要组成部分，是电力系统安全稳定运行的重要保障。为实现项目既定风资源条件下发电收益最大化，减少辅助费用支出，完成高质量精益运营目标，本文通过总结中国某海外电力投资公司在澳投资的某风电项目（以下简称“风电项目”）运营过程中辅助服务费用支出情况，分析发达国家电力辅助服务市场运行规律。
辅助服务定义、分类以及调频辅助服务
在中国某海外电力投资公司海投公司在澳投资的某风电项目电费结算单中，辅助服务费用（AncillaryServices）支出约占电费收入总额1/5。电力市场辅助服务是指为维持电力系统安全稳定运行、恢复系统安全和保证电能供应，满足系统电压、频率、质量等要求所需的一系列服务。其通常由发电厂、电网企业提供，可以视为一类独立电力产品。
一、辅助服务类型
澳电力市场运营中心（AEMO）使用辅助服务调控电力系统关键技术指标。其提供的辅助服务分为调频辅助服务、网络支持辅助服务、黑启动辅助服务3类。在澳国家电力市场中，对调频辅助服务进行市场化招投标交易，因此调频辅助服务属于市场化辅助服务；网络支持辅助服务和黑启动辅助服务均通过签订长期协议进行交易，属于非市场化辅助服务。其中，网络支持辅助服务分为电压控制辅助服务、网络负荷控制辅助服务、暂态和振荡稳定性辅助服务3类。
AEMO通过电压控制辅助服务将电网电压控制在规定的范围内；使用网络负荷控制辅助服务来控制短期内连接器间的电流量，使之在物理极限以内；当系统因短路或设备故障导致电流中出现瞬态 “尖峰”时，使用暂态和振荡稳定性辅助服务控制并快速调节网络电压，以增加电网转动惯量或快速增减电网负载。
黑启动辅助服务是指意外情况下，电网面临局部或者彻底停电，此时支持电网重启的服务。
项目辅助服务费用主要来自调频辅助服务，本文着重介绍调频辅助服务市场。
二、调频辅助服务市场运行原理与分类
在澳电力市场架构中，AEMO同时负责运行实时电力市场和调频辅助服务市场，其利用实时电力市场保障电网发用电实时平衡，利用调频辅助服务使电力系统频率维持在50Hz附近的正常运行范围内。调频辅助服务分为应急调频和调节调频2大类。
应急调频是指对主要应急事件（如发电机组/主要工业负载或大型输电设备损失）引起的发电/需求偏差进行校正；应急调频需要在应急事件发生后5分钟内，将电网频率恢复到正常范围。
调节调频是指通过调节发电侧或用电侧微小偏差来维持电网中发用电平衡；调节调频将电网频率维持在49.85Hz－50.15Hz之间。调频辅助服务市场进一步细分为8个分市场，分别来获得足够的调频辅助服务（详见下表）。

已向 AEMO注册的市场参与者必须加入每一个不同的调频辅助服务分市场，通过提交适当的出价或投标来参与市场交易。市场出清产生8种调频辅助服务各自出清价格。调度中心征收报价低于出清价格的调频辅助服务，并按每5分钟时段进行结算。澳实时电力市场技术支持系统综合调度机组的发电出力与各种调频辅助服务联合出清，以实现最低购电与调频成本之和。因此，项目电费结算单中同时包括电费收入项和辅助服务费用支出项。联合出清过程如图1所示。发电商通过向AEMO申请注册进入调频辅助服务分市场，参与调频辅助服务市场交易，根据电网调度的调频辅助服务容量及价格，获取提供调频辅助服务的收入。

调频辅助服务市场费用结算
调频辅助服务市场费用需要支付给服务提供者，而该费用要向市场参与者收取。费用分摊机制是由电力用户和发电厂按照一定比例共同承担，不同的调频辅助服务分市场，分摊机制不同。
一、调频辅助服务费用支付
8个分市场中的调频辅助服务都是每隔5分钟确定价格，以支付给服务提供者。
二、 调频辅助服务费用收取
支付给调频辅助服务提供者的费用，均从市场参与者收取，原则如下。
1.应急调频费用收取原则由于应急调频向上恢复是补偿电网中大的发电缺失，此部分费用从发电厂收取。由于应急调频向下恢复是补偿电网中大的负载或者输电设备的缺失，此部分费用从用户收取。应急调频收费，根据电量的生产和消耗按比例收取。
2. 调节调频费用收取原则
调节调频费用收取采用 “谁引起，谁付款 ”的工作机制。原理是监测发电侧或者负载侧对于频率偏移的影响，市场参与者的运行帮助频率偏移开展修正，定义为低支付影响因素；市场参与者的运行加剧频率偏移，定义为高支付影响因素。当电厂实际出力出现偏差，该偏差与实时电网调频需求出现反向作用时，此时电厂运行对于电网频率偏移起到负面影响，将被电网按照既定计算规则收取调节调频费用。
调节调频费用是根据市场参与者的支付影响因素来进行收取，支付影响因素越高，支付费用越高，和参与者所处地区无关。综上所述，8类调频辅助服务费用的收取原则如图2所示。

风力发电场作为发电厂，需要支付的调频辅助服务费用有5项：应急调频6秒快速向上恢复、60秒慢速向上恢复、5分钟延迟向上恢复；调节调频中的向上修正、向下修正。
3.调节调频支付影响因素的确定由于调节调频的费用收取采用“谁引起，谁付款”的工作机制，AEMO需要确定市场参与者费用支付影响因素，计算原理如下。AEMO假定未来5分钟内电网发电和负载平衡，且未来5分钟调度基线是一条斜线，定义为调度目标轨迹，
调节调频过程需要修正调度目标轨迹本身错误以及修正电网实际频率与调度目标轨迹偏离值。支付影响因素具体计算过程如下。
（1）收集数据：从AEMO市场管理系统中获取5分钟基准功率数据，计算调度目标轨迹（实线）；收集和存储每4秒区间数据（虚线，来自数据采集与监控系统SCADA）；计算频率指示因子；排除与实际频率不匹配频率指示因子数据。
（2）评估偏离量：确定每4秒区间频率偏离值（如图3阴影部分所示）；用频率指示因子量化偏离值。

（ 3）对影响因素进行累计：对每 4秒区间偏离值进行分类；去掉受应急调频和不良 SCADA数据影响区间；对每个发电厂或负载确定28天周期内影响因素。
（4）计算总市场参与者因素：对发电厂或负载影响因素进行累计，形成综合影响因素；计算电力系统总数值；计算所有额外偏离值；产生最后市场参与者因素值。
（5）结算：将市场参与者因素计算结果用于确定调节调频费用收取。
如何降低调频辅助服务费用及投资启示
根据调频辅助服务市场机制，应急调频辅助服务费用为本地区所有发电厂在某一时段内，按照发电量比例分摊；针对调节调频辅助服务费用，发电厂要尽量帮助电网对频率偏移进行修正，争取被定义为低支付影响因素，累计计算为较低市场参与者因素值，才能减少调节调频辅助服务费用。
风电项目可以在设计时选择自带快速频率响应功能的机组，或者在运营期通过安装风功率预测系统进行技术改造，尽量平抑电网频率偏移，降低调频辅助服务费支出。目前，煤电、水电、燃气电站仍然占据调频市场大量份额，但电池储能和虚拟电厂技术开始逐步取代传统发电厂在调频市场中的份额。中国投资人在投资新能源项目时，可以提前考虑配置以上新兴技术项目以降低辅助服务费并获取额外服务收入。
澳洲新能源项目开发阶段，可研分析时应根据投资新能源项目类型，参照全澳同类型项目平均辅助服务费支出比例，预估项目辅助服务费支出水平，并在财务模型经济评价中予以考虑。
结语
当前，澳国家电力市场处于由传统能源向可再生能源的转型期，越来越多的新能源项目投产运行参与澳电力市场交易，电网升级改造的速度无法满足现实需要，导致辅助服务费用在电费中的占比越来越高。中国某海外电力投资公司依靠在澳成功的项目运营管理经验，总结出澳电网辅助服务运行及费用收取规律，通过不断提升管理水平和开展有针对性的技改等方式，优化辅助服务费用支出，并对其他中资企业在澳新能源运营项目运行提供借鉴参考。
（作者单位：中国电建集团海外投资有限公司）