王 鹏，任 冲，何 波，王世杰，邹高域

(1.国家电网公司西北分部，西安 710048；2.华北电力大学能源与动力工程学院，北京 102206；3.国网西安供电公司，西安 710032)

基于天中直流配套电源的西北—华中跨区辅助服务补偿模式研究

王 鹏1，任 冲1，何 波2，王世杰1，邹高域3

(1.国家电网公司西北分部，西安 710048；2.华北电力大学能源与动力工程学院，北京 102206；3.国网西安供电公司，西安 710032)

结合天中直流控制区配套电源的运行特点，梳理了“河南火电对天中配套电源”、“天中配套火电对河南全部电源”、“天中配套火电对配套新能源”共三个层面的辅助服务提供、受用链接关系，并针对西北、华中区域补偿标准的差异，按照天中配套火电为新能源提供辅助服务单位成本与新疆疆内保持一致的原则，确定了三个链接关系下的补偿额度、资金流向以及各电源个体的返还、分摊方式，并推导出天中配套电源独立的辅助服务补偿标准，从而形成了西北—华中跨大区辅助服务补偿的基本体系，为推进跨大区辅助服务市场化建设作出了有力探索。

直流配套电源；跨大区；辅助服务；链接；补偿标准

目前全国开展辅助服务补偿的基本模式，是在原国家电监会颁布的《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》(电监市场【2006】43号)文件框架下，由各区域电力监管机构结合本区域实际情况制定具体补偿标准，并以《区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》的形式，按照省(区)内分摊平衡的模式，在区域范围内运作。

随着跨区联网工程的迅速投运，区域间电气联系越来越紧密，送、受端电网在调度运行控制和辅助服务运作上呈现越来越密切的关系。固有的基于“区域运作、分省平衡”的辅助服务补偿模式，已难以适应当前全国大电网发展和互联控制一体化的基本要求。因此，有必要开展跨大区的辅助服务补偿模式研究，构建适应于大电网发展和运行控制的跨区辅助服务补偿模式。

1 相关问题及试点运作优势分析

天中直流是首个“疆电外送”特高压直流输电项目，起点新疆哈密，落点河南郑州，额定输送功率800万kW，是世界上输送容量最大、输送距离最长、电压等级最高的直流输电工程。

承担天中直流输送任务的配套电源主要有两类：一是哈密煤电基地总容量达528万kW的火电机组，即天中配套火电，由国调中心调管；二是按照“风电项目与煤电项目相同业主开发”模式同步开发的哈密南新能源基地，即天中配套新能源，目前并网容量708万kW(风电603万kW、光伏105万kW)，由新疆中调调管。

在调度运行控制中，由天中配套火电、配套新能源和天中直流通道构成的区域，称为“天中直流控制区”。为体现与新疆电网控制区的区别，将天中控制区称为“天中直流外控制区”，将新疆电网控制区称为“新疆电网内控制区”。

天中直流外控制区与新疆内控制区、河南电网控制区的运行关系详见图1。

图1 天中直流外控制区与新疆内控制区、河南电网控制区之间的耦合关系图

“天中直流控制区”无论与处于送端的新疆电网，还是与处于受端的河南电网，都有着较为复杂的耦合关系。如何量化评估其对送、受端电网所做的贡献，清晰界定提供主体和受用主体间的链接关系，明确补偿额度、资金流向，以及具体的返还和分摊方式，并且确定适合于天中直流配套电源自身独立的补偿标准，建立新疆-河南送受端辅助服务共享机制，是构建西北-华中跨大区辅助服务运作模式需要研究的根本问题。

将天中直流通道作为跨大区辅助服务补偿模式研究的试点，具有两方面优势：一是从时间维度讲，天中直流通道的输送功率与配套电源的发电出力是实时对应的。由于电力控制与电量结算边界相对应[1]，因此不存在电力电量时段性置换等较为复杂的问题；二是从空间维度讲，天中直流控制区的送电电源全部是配套的火电和新能源，输送的电力电量也全部在受端河南电网一省消纳，不涉及复杂的跨省电力穿越或电量串换等问题。因此，以天中直流通道作为跨区辅助服务的研究试点，有助于弄清跨区电网间的辅助服务补偿关系，为进一步向其他跨区直流通道推广，构建完善的跨区辅助服务补偿体系打下坚实的基础。

2 构建基于天中直流配套电源的西北-华中跨区辅助服务补偿模式所面临的难点

当前，全国范围内均尚未形成跨大区间的辅助服务补偿体系。从天中直流来讲，构建基于其配套电源的西北-华中跨区辅助服务补偿模式，主要体现如下一些难点。

2.1 直流配套电源与送端、受端电网具有复杂的耦合运行关系

从辅助服务的提供和调用来看：天中配套火电作为送端，为受端河南电网提供了“调峰”服务；受端河南电网亦为送端天中配套电源提供了“旋转备用”服务。在天中直流控制区内，配套火电又为配套新能源提供了“旋转备用”服务。同时，配套的新能源又与新疆疆内新能源统一由新疆中调调管。因此，新疆电网内控制区、天中直流外控制区、河南电网控制区之间链接关系相互交叉。如何捋清链接关系，是个难点。

2.2 直流配套电源缺乏补偿标准

跨大区直流的配套火电机组一般由国调中心直接调管，不单纯隶属于送端或受端电网，所以不能简单套用送、受端任一区域的补偿标准[3]。对天中直流而言，送端西北区域、受端华中区域所实施的《辅助服务补偿细则》，对于“旋转备用”的补偿标准不尽相同。不仅补偿额度上有所差异，且补偿的操作方式也有所不同：西北区域是按机组的调峰档位区间(按额定容量的50%、70%划分机组调节区间)来补偿“旋转备用”的，华中区域统一按机组提供的旋转备用积分贡献量来补偿。如何确定适合直流配套电源自身独立的补偿方式和标准，作为开展补偿工作的依据，也是个难点。

3 确定基于天中直流配套电源的西北—华中跨区辅助服务补偿量值

3.1 研究前提

(1)默认风电、光伏新能源不具备提供“调峰”和“旋转备用”辅助服务的能力，完全是辅助服务的受用主体，辅助服务的提供主体完全由水、火电常规电源承担。

(2)默认水电不参与跨区调节。无论是新疆还是河南电网，其水电的运行方式均不随直流通道和新能源的功率变化而变化。这样在计算天中直流不运行和新能源不发电两种“假定”状态下的补偿量值时，就可以将水电排除在外，完全通过火电机组的调节量来开展有关计算。这样的处理既反映了调度实际情况，又简化了计算的过程。

(3)考虑到天中配套电源的辅助服务调节贡献与新疆、河南电网的运行方式息息相关，因此建议对于配套电源的单独补偿标准，不采取固化的标准，而按照新疆、天中、河南相互间产生的实际贡献量，分月来进行计算后确定。

(4)本文仅研究天中配套电源的补偿标准，暂不涉及考核标准。后期可在建立西北-华中跨大区补偿模式的基础上，完善适合天中配套电源的有关考核规则，形成天中直流配套电源专属的“两个细则”体系。

3.2 提供、受用主体三个层面的链接关系梳理

根据上文对于辅助服务提供与受用情况的分析，天中直流控制区的链接关系主要体现在三个层面。

(1)受端河南电网为送端天中配套电源提供了“旋转备用”服务，相当于河南火电(提供主体)腾出了这部分的电力消纳空间，来保障天中配套电源(受用主体)的上网。

(2)送端天中配套电源，为受端河南电网提供了“调峰”服务。由于天中直流通道一般按80%负荷率运行，体现天中配套火电(提供主体)的调峰率为20%。相应地，河南电网的发电峰谷差有所降低，因此河南省内全部电源为受用主体。

(3)在天中直流控制区内，配套火电(提供主体)又为配套新能源(受用主体)提供了“旋转备用”服务，体现天中直流“风光火”打捆调度的特点。各提供、受用主体的链接关系如图2所示。

企业作为纳税人需要依法履行缴纳税务的义务，同样也依法享有诸多税法所规定的权利。例如当企业收入不佳、资金周转困难的情况下，企业可以利用缓期缴纳税款的权力，保持企业的稳定，当企业摆脱困难时再行缴纳税务，类似的还具有陈述权、申辩权、行政复议权、请求国家赔偿权等权力。通过专门的税务会计可以切实有效得为煤炭企业争取合法权益，保证企业稳定发展，为我国经济发展做出贡献。

图2 基于天中直流控制区提供、受用主体的三个层面链接关系图

根据对链接关系的梳理，将逐一介绍三个方面辅助服务补偿量值的计算方法。

3.3 受端河南电网为送端天中配套电源提供“旋转备用”服务的补偿量值算法

3.3.1 确定提供主体、受用主体的链接关系

天中直流通道的消纳空间都是由受端河南电网来提供的，对于河南电网来讲，由于默认河南水电运行方式不随直流功率的变化而变化，新能源不具备辅助服务提供能力，所以相当于是河南的火电机组通过压低发电出力，让出了与天中直流送电量相对应的这部分“旋转备用消纳空间”。当然这是基于当前河南电力供应宽裕这个大前提的，在河南电力平衡紧张的特殊时期，河南火电提供的旋转备用消纳空间则不再是天中直流送电量，而是根据河南火电其最大可调出力与实际出力曲线之差产生的积分量。

本文暂不对特殊方式下的旋转备用消纳空间计算进行探讨。

需要注意的是：“旋转备用消纳空间”虽然在量值上与天中直流物理送电量相等，但本质上属于辅助服务的范畴，因此在概念上应注意有所区别。

3.3.2 确定补偿额度和资金流向

设天中直流送电量为J，即河南火电提供的旋转备用消纳空间亦为J。依据《华中区域辅助服务补偿细则》的规定，河南火电提供“旋转备用”的单位补偿标准为0.02元/kWh，所以河南火电应从天中配套电源那里拿到的补偿额度为：

B河南火电=0.02J

(1)

3.3.3 确定补偿额度在提供群体内的返还方式及在受用群体内的分摊方式

计算的额度需在提供者即河南火电群间进行返还，并在受用者即天中直流配套电源(含火电、新能源)间进行分摊。返还的比例依据的是河南每个火电厂所提供的“旋转备用”积分贡献量，而分摊比例依据的是天中配套电源所占用的消纳空间，在数值上等于其实际发电量。因此，“返还”统一采用旋转备用积分电量，而“分摊”统一采用实发电量的原则，贯穿本模式始终。本文统一用X代表旋转备用积分贡献量，F代表实发电量，R代表每个电源个体的返还额度，S代表每个电源个体的分摊额度，后同。

设河南火电的个体为i,个数为N个，则Xi代表河南每个火电厂的“旋转备用”积分贡献量，Fi代表河南每个火电厂的实发电量。

设天中直流控制区内的发电个体为j，其中火电厂个数为Y个，新能源电场个数为K个，则Xj代表天中配套每个电厂(含火电、新能源)的“旋转备用”积分贡献量，Fj代表天中配套每个电厂(含火电、新能源)的实发电量。

这样，河南各火电厂的个体返还量值，以及天中配套各电源的个体分摊量值，就可通过式(2)、式(3)计算得出，具体返还、分摊的操作方式如图3所示。

(2)

(3)

图3 河南火电为天中配套电源提供“旋转备用”服务的具体返还、分摊操作方式图

3.4 送端天中配套火电为受端河南电网提供“调峰”辅助服务的补偿量值算法

3.4.1 确定提供主体、受用主体的链接关系

目前，天中直流通道按照80%负荷率(即20%调峰率)运行。根据默认条件，天中配套新能源对“调峰”无贡献，因此天中通道的调峰提供主体完全是配套火电机组。而天中配套火电的调峰运行有效地降低了河南电网的发电峰谷差，因此受益者为河南电网，分摊主体应包含河南的全部电源[2]。

3.4.2 确定补偿额度和资金流向

可将天中直流通道视作一台等效的超大容量机组，其等效的额定容量即为天中直流的最大输送功率(当前运行水平下为500万kW)。由于其一般按照最大输送功率的80%～100%调峰运行，因此必定落在“等效大机组”的第一档(即70%～100%)补偿区间内。这部分调峰运行产生的积分贡献量是为河南电网调峰而产生，将“等效大机组”视为河南电网的内部机组，则按照《华中区域辅助服务补偿细则》的规定，每千瓦时补偿0.02元。

于是通过受端(华中区域标准)来计算，天中配套火电应从河南全部电源那里拿到的补偿额度是：

B天中配套火电=

0.02∫0.7P天中直流max

(4)

3.4.3 确定天中配套火电的补偿方式及第一档区间补偿标准

《西北区域辅助服务补偿细则》规定，西北电网火电机组按分档区间来补偿“调峰”。其中：第一档即机组额定容量的70%～100%，按0.01元/kWh补偿；第二档即额定容量的50%～70%，按0.05元/kWh补偿。通过各档补偿标准的不同，来体现机组调峰幅度的变动成本。而《华中区域辅助服务补偿细则》则统一按所提供的积分电量来补偿，并未分档来区分调峰变动成本，因此在操作方式上有较大的差异。要确定天中配套电源的独立补偿标准，首要就要明确其应采取西北的分档补偿方式，还是华中的积分电量统一补偿方式。

考虑到天中直流控制区的主要定位是配套火电和新能源的打捆输送，直接关系到新能源的上网消纳问题。而火电调峰区间的不同，对新能源消纳将起到决定性作用。因此，为体现配套火电调峰的颗粒度，建议天中直流配套电源采取西北区域的分档补偿操作方式。这样问题就转化为如何确定配套火电机组档区间的补偿标准问题。

设天中直流配套火电第一档70%～100%区间的补偿标准为a元/kWh，第二档50%～70%区间的补偿标准为b元/kWh(按照天中直流的规划设计，配套火电的设定负荷率相对较高，暂可不考虑其第三档即50%以下的深度调峰问题)。通过分析得知，天中直流通道按照最大输送功率的80%～100%间调峰运行，因此必定落在“等效大机组”的第一档即70%～100%补偿区间内。于是按照送端(西北区域)计算的方法，天中配套火电应从河南全部电源那里拿到的补偿额度是：

=a∫0.7P天中直流max

(5)

对比式(4)和式(5)，可以得出a=0.02元/kWh，也就是说，天中配套火电在第一档70%～100%补偿区间的补偿标准固定为0.02元/kWh，而第二档50%～70%补偿区间的补偿标准将通过每月具体的计算结果来计算确定。

3.4.4 确定补偿额度在提供群体内的返还方式及在受用群体内的分摊方式

根据前文设定，河南火电个体有N个。同时设水电个体O个，新能源个体L个。则可用Fi代表河南电网各电厂的实发电量。

根据前文设定，天中控制区内火电个体有Y个，则可用Xj代表天中配套每个火电厂的旋转备用贡献量。于是有：

R天中火电个体返还2=

(6)

S河南全部电源个体分摊2=

(7)

天中配套火电为河南全部电源提供“调峰”服务的具体返还、分摊操作方式图如图4所示。

图4 天中配套火电为河南全部电源提供“调峰”服务的具体返还、分摊操作方式图

3.5 天中直流控制区内配套火电为配套新能源提供“旋转备用”服务的补偿量值算法

3.5.1 确定提供主体、受用主体的链接关系

天中直流控制区内提供和受用主体的关系较为明晰，配套火电为提供主体，配套新能源为受用主体。配套火电通过为配套新能源提供“旋转备用”服务，保障了配套新能源的上网消纳。

3.5.2 确定补偿额度和资金流向

天中直流控制区与新疆电网虽在运行控制上解耦，但由于新能源无论是隶属于新疆疆内还是天中配套部分，均由新疆中调调管，在实时运行中并不做严格的物理性区分，只在结算中体现差异。因此，对于新能源无论是在新疆疆内还是天中控制区上网的部分，其辅助服务的成本应保持一致。

采用《基于甘肃新能源全网消纳的西北电网跨省辅助服务机制探讨》[3]文中的算法，首先求出新疆疆内新能源上网的辅助服务单位成本，再求出天中控制区内配套火电为配套新能源提供的旋转备用空间，从而得出天中配套新能源需要为配套火电补偿的额度。计算流程如下：

(1)计算新疆疆内提供的“旋转备用”积分贡献电量

(8)

(2)计算新疆疆内提供“旋转备用”服务对应的补偿额度

(9)

式中B11——新疆火电在当前状态下的补偿额度；B10——新疆火电在“新能源完全不发电”状态下的补偿额度。

(3)计算新疆疆内提供“旋转备用”的单位辅助服务成本

C=B新缰/M1=(B1-B0)/M1=(B11-B01)/M1

(10)

需要说明的是：根据设定的前提条件，水电全部在本省(区)内平衡，不参与跨区平衡。也就是说，无论直流跨区送电与否，或者送电幅度如何，水电运行方式均保持不变。这样火电就成为唯一可调的变量，因此有B=B1-B0=B11-B01。

(4)计算天中直流控制区内配套火电为新能源所提供的旋转备用积分贡献电量

(11)

(5)计算天中直流配套新能源需要为配套火电补偿的“旋转备用”额度

V=CM2

(12)

3.5.3 确定补偿额度在提供群体内的返还方式及在受用群内的分摊方式

根据前文设定，天中控制区内火电个体有Y个，新能源个体有K个，Xj代表每个火电厂的旋转备用贡献量，Fj代表每个新能源电场的实发电量，于是有：

(13)

(14)

3.5.4 确定天中配套火电的第二档区间补偿标准

按照天中配套火电为新能源提供旋转备用的成本，与新疆疆内一致的原则，就可以再增加一个约束条件，求出天中配套火电第二档即50%～70%补偿区间的补偿标准b。计算方法如下：

(15)

由于式(15)中只有b值是变量，因此可求解出第二档的补偿标准b。于是可确定适于天中直流配套电源的独立补偿标准：

a=0.02

(16)

这样就可以通过计算确定每台配套火电机组的“旋转备用”补偿总额度，然后根据以上三个层次所计算出来的返还额度累加值，两者计算结果应吻合，并作为校验计算正确性的条件。天中配套火电为配套新能源提供“旋转备用”服务的具体返还、分摊操作方式如图5所示。

图5 天中配套火电为配套新能源提供“旋转备用”服务的具体返还、分摊操作方式图

4 各提供、受用主体的兑现总额度

综上所述，天中配套电源及河南网内各类电源兑现的额度，应是上述三个层面补偿链接关系的总和(兑现额度用D表示)。这里定义返还为正值，代表电厂得利(用R表示)；分摊为负值，代表电厂付费(用S表示)。

4.1 天中配套电源中每个火电厂的兑现金额

D天中配套火电兑现=R天中配套火电返还2+R天中配套火电返还3-S天中配套火电及新能源个体分摊

(17)

j=1,2…Y

式中j——天中配套火电个体。

4.2 天中配套电源中每个新能源电场的兑现金额

D天中配套新能源兑现=-(S天中配套新能源个体分摊1+S天中配套火电及新能源个体分摊3)

(18)

j=Y+1,Y+2…Y+K

式中j——天中配套新能源个体。

4.3 河南电网每个火电厂的兑现金额

D河南火电兑现=R河南火电个体返还1-S河南全部电源分摊2

(19)

i=1,2…N

式中i——河南火电个体。

4.4 河南电网每个水电厂的兑现金额：

D河南水电兑现=-S河南全部电源分摊2

=-0.02∫0.7P天中直流max

(20)

i=N+1,N+2…N+O

式中i——水电个体；O——水电机组总数。

4.5 河南电网每个新能源电场的兑现金额：

D河南新能源兑现=-S河南新能源部分分摊2=

(21)

i=N+O+1,N+O+2…N+O+L

式中i——新能源个体；L——新能源总数。

5 结语

西北-华中跨大区辅助服务补偿模式是在当前国-分-省调度控制管理体系下，结合西北电网实际运行特点，对跨大区辅助服务补偿模式和直流配套电源补偿标准进行的有力探索，填补了长期以来国内对于开展跨大区辅助服务工作的空白。该模式的构建一方面有助于清晰界定各主体的职责义务，明确应达到的标准，进一步疏导运行成本，提高辅助服务贡献的积极性；另一方面有助于完善统一的辅助服务补偿体系，形成国-分-省一体化的辅助服务补偿体系，对于实现更大范围资源优化配置，推动辅助服务市场化改革和效率化发展，都有着重要的意义。

[1] 王 鹏，王清让，任 冲.天中直流工程投产后西北电网运行控制模式研究[J].电网与清洁能源，2013,12(29)：70-74.

WANG Peng, WANG Qing-rang, REN Chong. The study of operation control mode in northWest power grid after tian zhong DC project put into peration[J].Power system and Clean Energy,2013,12(29)：70-74.

[2]钟 胜，郭相国，田 昕，等. 哈密到郑州特高压直流对受端电网综合影响分析[J] .中国电力，2012,11(5)：38-42.

ZHONG Sheng, GUO Xiang-guo, TIAN Xin, et al. Influences of the UHVDC project from Hami to Zhengzhou on Central China power grid[J].Electric Power,2012,45(11):47-51.

[3]王 鹏，马晓伟，任 冲，等. 基于甘肃新能源全网消纳的西北电网跨省辅助服务机制探讨[J].供用电，2016(9).

WANG Peng, MA Xiao-jia, REN Chong, et al. The study on the inter-provincial ancillary service mechanism to absorb the new energy of Gansu within the whole northwest power grid [J]．Distribution & Utilization，2016(9)．

(本文编辑：赵艳粉)

电力简讯

国家能源局印发《国家能源局关于支持新疆推进能源综合改革的复函》

国家能源局印发《国家能源局关于支持新疆推进能源综合改革的复函》，批复新疆能源综合改革试点方案。新疆能源资源丰富，品种全、储量大、品质好，查明煤炭资源储量、累计探明石油天然气地质储量、风能资源储量、太阳能年辐射总量均居全国前列，是国家确定的国家大型油气生产加工和储备基地、大型煤炭煤电煤化工基地、大型风电基地、国家能源资源陆上大通道和国家能源综合基地，具备开展能源综合改革试点的有利条件。

按照复函，新疆将采取6大措施开展能源综合改革试点：一是放宽能源领域市场准入，区分自然垄断业务和竞争性业务，逐步放开竞争性领域，推动投资主体多元化；二是推动管网第三方公平接入，推进输配电网无歧视开放，促进油气管网互联互通；三是促进完善能源价格机制，按照“管住中间、放开两头”总体思路推进电力、石油和天然气价格改革；四是推进能源市场体系建设，组建新疆电力、煤炭及油气交易机构；五是强化能源监督管理，建立政府制订规划、规划确定目标和布局、市场选择业主的能源开发新机制；六是加强政策引导，因地制宜推动实施“电化新疆”“气化新疆”工作。

(本刊讯)

Northwest-Central China Inter-Regional Ancillary Service Compensation Mode Based on Tianzhong DC Project Supporting Power

WANG Peng1, REN Chong1, HE Bo2, WANG Shi-jie1, ZOU Gao-yu3

(1.State Grid Northwest Division, Xi′an 710048, China; 2. College of Energy and Power Engineering，North China Electric Power University, Beijing 102206, China； 3. State Grid Xi′an Power Supply Company, Xi′an 710032, China)

In combination with the operation characteristics of Tianzhong DC Project supporting power, this paper sorts out the ancillary service providing-accepting relationship from the three aspects: "Henan thermal power to Tianzhong DC Project supporting power"; "Tianzhong DC Project supporting thermal power to Henan power "; " Tianzhong DC Project supporting thermal power to supporting new energy ". It also determines the amount of compensation, capital flows and the way of return and sharing in the three links, deduces independent auxiliary services compensation standard of the Tianzhong DC Project supporting power, thus forming the basic system of the northwest-central China inter-regional auxiliary services compensation, and making a strong exploration to promote the construction of inter-regional ancillary service market.

DC project supporting power; inter-regional ancillary service; links; compensation standard

10.11973/dlyny201606010

王 鹏(1976)，男，硕士，高级工程师，从事发电考核及辅助服务建设工作。

F426.61

A

2095-1256(2016)06-0709-07

2016-08-30