范峻偉，朱繼忠*，史普鑫，郭萬舒，史沛然，江長(zhǎng)明

（1．華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東省 廣州市 510641；2．國(guó)網(wǎng)華北分部電力調(diào)控分中心，北京市 西城區(qū) 100053）

0 引言

近年來，受國(guó)家政策與市場(chǎng)因素的推動(dòng)，可再生能源發(fā)展迅猛，新能源裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)[1]。國(guó)家主席習(xí)近平提出中國(guó)將于2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，新能源發(fā)電占比將持續(xù)提升。現(xiàn)階段，風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)嚴(yán)重削弱了電力系統(tǒng)調(diào)峰能力[2-3]。此外，隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，其滲透率也逐年提高。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電的不確定性、反調(diào)峰特性及難預(yù)測(cè)等特點(diǎn)[4-5]使得系統(tǒng)峰谷差和調(diào)峰難度大幅增加，傳統(tǒng)火電與風(fēng)電等新能源間的協(xié)調(diào)發(fā)展出現(xiàn)矛盾[6]。為盡可能地消納新能源，社會(huì)各方不斷呼吁火電機(jī)組增加調(diào)峰深度[7]。在現(xiàn)行的調(diào)峰考核及補(bǔ)償機(jī)制下，調(diào)峰成本完全由火電機(jī)組承擔(dān)，但現(xiàn)有的深度調(diào)峰費(fèi)用補(bǔ)償計(jì)算方法較為粗糙，且補(bǔ)償機(jī)制難以保證火電機(jī)組的基本收益，火電機(jī)組參與深度調(diào)峰的積極性無法被充分調(diào)動(dòng)。因此，如何在現(xiàn)有的調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與完善，鼓勵(lì)火電機(jī)組積極參與深度調(diào)峰，已成為保證當(dāng)前電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行亟需解決的問題。

在火電機(jī)組參與深度調(diào)峰的經(jīng)濟(jì)性方面，文獻(xiàn)[8-9]建立了火電機(jī)組處于不同深度調(diào)峰階段的成本模型，優(yōu)化目標(biāo)為系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小，得到了經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的電力系統(tǒng)深度調(diào)峰調(diào)度方案；但文章沒有深入分析火電廠和風(fēng)電場(chǎng)在調(diào)峰交易中單位機(jī)組的具體收益。

火電機(jī)組參與深度調(diào)峰積極性低的重要原因是沒有合理安排風(fēng)電并網(wǎng)后的利益分配，已有較多文獻(xiàn)提出調(diào)峰后的利益分配方法。文獻(xiàn)[10]提出了將部分棄風(fēng)收入補(bǔ)償給調(diào)峰機(jī)組的矛盾協(xié)調(diào)機(jī)制，確?；痣姍C(jī)組參與調(diào)峰市場(chǎng)的利潤(rùn)高于不參與調(diào)峰市場(chǎng)的利潤(rùn)。文獻(xiàn)[11]基于卡爾多改進(jìn)方法，提出了一種新的風(fēng)火復(fù)合系統(tǒng)深度調(diào)峰機(jī)制，并探討了如何通過調(diào)整參與者利益分配以挖掘系統(tǒng)的深度調(diào)峰潛力。文獻(xiàn)[12]基于火電機(jī)組容量差異，對(duì)不同類別機(jī)組采取不同的有償調(diào)峰與無償調(diào)峰的劃分界限，提出了考慮機(jī)組調(diào)峰能力實(shí)現(xiàn)程度的補(bǔ)償模型。

調(diào)峰費(fèi)用的補(bǔ)償及分?jǐn)偙举|(zhì)上屬于機(jī)組之間的博弈問題。文獻(xiàn)[13]基于Shapley值法和調(diào)峰里程法進(jìn)行機(jī)組調(diào)峰的費(fèi)用補(bǔ)償。文獻(xiàn)[14]分別建立燃煤發(fā)電機(jī)組調(diào)停調(diào)峰成本的無嫉妒性分?jǐn)偰Ｐ汀⑻摂M價(jià)格分?jǐn)偰Ｐ秃蚐hapley值分?jǐn)偰Ｐ?，并進(jìn)行了分析比較。文獻(xiàn)[15]通過核心法和Shapley值法對(duì)深度調(diào)峰收益進(jìn)行分配。以上方法均存在機(jī)組數(shù)量增多時(shí)計(jì)算出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”的問題，且未量化機(jī)組參與深度調(diào)峰的意愿程度。

對(duì)此，本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)火電機(jī)組的調(diào)峰能力及深度調(diào)峰后的機(jī)組補(bǔ)償策略進(jìn)行研究。首先分析火電機(jī)組的調(diào)峰過程，建立了機(jī)組不同調(diào)峰階段的成本函數(shù)。其次，考慮機(jī)組調(diào)峰主動(dòng)性及調(diào)峰補(bǔ)償?shù)膬A向度，結(jié)合優(yōu)劣解距離法，構(gòu)建以相對(duì)滿意度最大為目標(biāo)的調(diào)峰補(bǔ)償策略模型；分析了當(dāng)前中國(guó)調(diào)峰市場(chǎng)中火電機(jī)組參與深度調(diào)峰時(shí)的階梯式報(bào)價(jià)模式。最后，建立以火電機(jī)組總發(fā)電成本最小為目標(biāo)的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。算例分析了火電機(jī)組參與深度調(diào)峰的經(jīng)濟(jì)性，并驗(yàn)證了本文所提補(bǔ)償策略的有效性。

1 火電機(jī)組深度調(diào)峰

1.1 火電機(jī)組深度調(diào)峰過程

火電機(jī)組調(diào)峰能力是指機(jī)組出力跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷變化的能力[16]。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的燃燒介質(zhì)和燃燒狀態(tài)，一般情況下，調(diào)峰過程可以分為常規(guī)調(diào)峰（routine peak regulation, RPR）、不投油深度調(diào)峰（deep peak regulation without oil, DPR）和投油深度調(diào)峰（deep peak regulation with oil, DPRO）[17]三個(gè)階段，如圖1所示。其中Pmax和Pmin分別表示火電機(jī)組在常規(guī)調(diào)峰階段的最大出力和最小出力，Pa和Pb分別表示火電機(jī)組在不投油深度調(diào)峰和投油深度調(diào)峰階段的最小出力。

當(dāng)火電機(jī)組出力介于Pmax和Pmin之間時(shí)，機(jī)組運(yùn)行在常規(guī)調(diào)峰階段。當(dāng)風(fēng)電出力較大時(shí)，需擴(kuò)大火電機(jī)組出力范圍以消納更多的風(fēng)電，要求機(jī)組降出力至Pmin和Pa之間，此時(shí)機(jī)組處于不投油深度調(diào)峰階段。當(dāng)機(jī)組處于投油深度調(diào)峰階段時(shí)，功率需進(jìn)一步下調(diào)，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行投油助燃，此時(shí)要求火電機(jī)組出力介于Pa和Pb之間。

1.2 火電機(jī)組深度調(diào)峰成本

1）煤耗成本。

在傳統(tǒng)調(diào)度模型中，火電機(jī)組在常規(guī)調(diào)峰階段的煤耗成本近似為二次函數(shù)。深度調(diào)峰時(shí)，若對(duì)精度要求不高，機(jī)組煤耗成本可近似為常規(guī)調(diào)峰階段的煤耗成本，具體表示如下：

式中：ai、bi、ci分別為經(jīng)濟(jì)折算后火電機(jī)組i的調(diào)峰煤耗成本系數(shù)；Pi,t表示火電機(jī)組i在t時(shí)刻的出力。

2）損耗成本。

火電機(jī)組進(jìn)入深度調(diào)峰階段后，在交變應(yīng)力和高溫的持續(xù)影響下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子金屬會(huì)產(chǎn)生低周疲勞損耗和蠕變損耗，使機(jī)組的壽命降低[18]，影響機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。參考Manson-Coffin公式粗略計(jì)算深度調(diào)峰階段的機(jī)組損耗成本[19]，表示為

式中：λ為火電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行損耗系數(shù)，且滿足λDPR＜ λDPRO；Ci,unit為火電機(jī)組購機(jī)成本；Nf( Pi,t)為轉(zhuǎn)子致裂循環(huán)周次。

3）投油成本。

機(jī)組進(jìn)入投油深度調(diào)峰后，要求出力進(jìn)一步降低。為維持鍋爐和水循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最低水平，需要對(duì)機(jī)組進(jìn)行投油助燃以保證其安全運(yùn)行，成本表示為

式中：Qi,oil為火電機(jī)組i處于DPRO階段時(shí)的油耗量；Soil為當(dāng)季油價(jià)。

綜上，火電機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)下的出力不同，其調(diào)峰成本構(gòu)成也不同，可表示為如下分段函數(shù)：

機(jī)組進(jìn)入DPR階段后，調(diào)峰成本會(huì)隨調(diào)峰深度的增加而上升；進(jìn)入DPRO階段后，由于油耗成本的增加，機(jī)組成本會(huì)陡然上升，曲線大致如圖2所示。

2 合作博弈及調(diào)峰補(bǔ)償模型

2.1 調(diào)峰主動(dòng)性

隨著火電機(jī)組調(diào)峰深度的增加，其成本也不斷增加，此時(shí)機(jī)組缺乏主動(dòng)參與調(diào)峰的積極性?；痣姍C(jī)組只有在參與深度調(diào)峰的收益不低于常規(guī)調(diào)峰的收益時(shí)，才有參與深度調(diào)峰的意愿。火電廠調(diào)峰主動(dòng)性表示為

同理，風(fēng)電場(chǎng)只有在深度調(diào)峰交易比常規(guī)調(diào)峰獲益更大時(shí)才會(huì)選擇主動(dòng)加入。風(fēng)電場(chǎng)調(diào)峰主動(dòng)性表示為

式中：Rw,before和Rw,after分別表示風(fēng)電場(chǎng)參與深度調(diào)峰前后的收益。

2.2 補(bǔ)償策略的傾向度

DP（disruption propensity）指標(biāo)[7]用于定量分析費(fèi)用補(bǔ)償對(duì)參與者的吸引力，即參與合作博弈的火電機(jī)組對(duì)該費(fèi)用補(bǔ)償策略的傾向程度。其數(shù)學(xué)意義為參與者i拒絕合作后，給其他參與者帶來的損失與自身損失的比值，具體表示為

式中：wi為火電機(jī)組i參與深度調(diào)峰后的收益；vi為火電機(jī)組i拒絕參與深度調(diào)峰時(shí)的收益；表示火電機(jī)組i深度調(diào)峰后，其他機(jī)組獲得的總收益；vn/i表示火電機(jī)組i拒絕參與深度調(diào)峰時(shí)，其他機(jī)組獲得的總收益；n為參與深度調(diào)峰的所有機(jī)組總數(shù)。

MDP（modified disruption propensity）指標(biāo)是對(duì)DP指標(biāo)的修正，表示火電機(jī)組i拒絕參與深度調(diào)峰時(shí)，其他機(jī)組的平均損失與機(jī)組i自身損失的比值。

Di指標(biāo)值能夠反映機(jī)組對(duì)參與深度調(diào)峰所獲補(bǔ)償收益的傾向程度，如表1所示。

表1 MDP指標(biāo)合作傾向分析Table 1 Analysis on cooperation tendency of MDP index

2.3 補(bǔ)償策略的相對(duì)滿意度

優(yōu)劣解距離法（technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS）作為一種多目標(biāo)決策方法，常用于多方案間的優(yōu)選。用TOPSIS法能夠計(jì)算所有機(jī)組對(duì)不同收益分配策略的相對(duì)滿意度，從而求解出滿意度最高的收益分配策略。

1）收益分配策略系數(shù)矩陣。

式中：m為收益分配策略的種類數(shù)。

2）理想與負(fù)理想分配系數(shù)。

3）歐氏距離。

4）相對(duì)滿意度。

式中：0≤Mj≤1，Mj越接近1表明該補(bǔ)償策略越接近理想補(bǔ)償策略，所有機(jī)組的相對(duì)滿意度越高；反之，表明該補(bǔ)償策略越接近負(fù)理想補(bǔ)償策略，所有機(jī)組的相對(duì)滿意度越低。

2.4 最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償策略

本文在TOPSIS法和MDP指標(biāo)的基礎(chǔ)上，以調(diào)峰收益補(bǔ)償為背景，提出以最大相對(duì)滿意度為目標(biāo)的補(bǔ)償策略模型。

式中：wi表示機(jī)組補(bǔ)償后的收益；W為所有機(jī)組總收益；和分別表示機(jī)組i所能接受的補(bǔ)償后的最小及最大收益。

本文提出的最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償策略的具體計(jì)算步驟如下。

1）根據(jù)MDP指標(biāo)的定義，當(dāng)Di=1時(shí)，可計(jì)算得到全體機(jī)組所能接受的最小收益（此時(shí)的補(bǔ)償策略稱為負(fù)理想補(bǔ)償策略），以及全體機(jī)組最小總收益

2）定義系統(tǒng)盈余值ε，表示在所有機(jī)組形成的大聯(lián)盟下，系統(tǒng)能自由分配的收益。由機(jī)組實(shí)際總收益W和最小總收益Wmin可得，ε=W-Wmin。

4）最后，由上述目標(biāo)函數(shù)及約束條件求解非線性規(guī)劃模型，便能得到所有機(jī)組在相對(duì)滿意度最大時(shí)的收益，即為系統(tǒng)的最大相對(duì)滿意度調(diào)峰補(bǔ)償策略。

2.5 調(diào)峰市場(chǎng)深度調(diào)峰補(bǔ)償

在中國(guó)現(xiàn)有的調(diào)峰市場(chǎng)中，調(diào)峰輔助服務(wù)分為無償調(diào)峰和有償調(diào)峰。無償調(diào)峰指規(guī)定機(jī)組負(fù)荷率大于等于深度調(diào)峰基準(zhǔn)時(shí)的調(diào)峰輔助服務(wù)，屬于機(jī)組承擔(dān)的基本義務(wù)。有償調(diào)峰指機(jī)組主動(dòng)削減出力至負(fù)荷率低于深度調(diào)峰基準(zhǔn)值。

有償調(diào)峰需對(duì)機(jī)組進(jìn)行一定程度的補(bǔ)償以激勵(lì)火電機(jī)組主動(dòng)參與深度調(diào)峰服務(wù)。當(dāng)前中國(guó)深度調(diào)峰交易主要采用“階梯式”的報(bào)價(jià)方式和價(jià)格機(jī)制。隨機(jī)組調(diào)峰深度的增加遞增報(bào)價(jià)，并設(shè)置報(bào)價(jià)區(qū)間的價(jià)格上限，如表2所示。

表2 深度調(diào)峰階梯式報(bào)價(jià)Table 2 Stepped quotation of deep peak regulation

根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有深度調(diào)峰市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，火電機(jī)組的深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用和系統(tǒng)總深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用可分別用式（18）和（19）表示。

式中：wi為參與深度調(diào)峰的火電機(jī)組i的服務(wù)費(fèi)；為機(jī)組i在第k檔于t時(shí)段內(nèi)減少的出力；為機(jī)組i在第k檔于t時(shí)段申報(bào)的價(jià)格；k=1,2；W為系統(tǒng)總深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用。

深度調(diào)峰服務(wù)費(fèi)由交易時(shí)段內(nèi)未參與深度調(diào)峰的火電機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組按各自的上網(wǎng)電量比例進(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

3 基于深度調(diào)峰的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型

隨著風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)，為消納更多的風(fēng)電，亟需提高火電機(jī)組的調(diào)峰深度。火電機(jī)組深度調(diào)峰成本構(gòu)成復(fù)雜，除煤耗成本外還需考慮機(jī)組運(yùn)行的損耗成本及油耗成本。基于以上因素，本文建立了分級(jí)深度調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度模型，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.1 目標(biāo)函數(shù)

在滿足負(fù)荷及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，所有火電機(jī)組均參與常規(guī)調(diào)峰，部分機(jī)組參與深度調(diào)峰（不考慮機(jī)組啟停），以調(diào)度時(shí)段內(nèi)火電機(jī)組總發(fā)電成本最小為目標(biāo)，構(gòu)建電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。

式中：Ctotal為系統(tǒng)總運(yùn)行成本；T為機(jī)組調(diào)度時(shí)間；N為參與調(diào)峰的火電機(jī)組個(gè)數(shù)；Pi,t為機(jī)組i在t時(shí)段的出力；C(Pi,t)為火電機(jī)組不同調(diào)峰階段的成本。

3.2 約束條件

1）功率平衡約束。

式中：Pload,t為t時(shí)段總負(fù)荷需求值；Pw,t為t時(shí)段風(fēng)電實(shí)際上網(wǎng)功率。

2）火電機(jī)組功率約束。

RPR階段：

DPR階段：

DPRO階段：

3）風(fēng)電功率約束。

式中：Pw,t和分別表示風(fēng)電出力的實(shí)際值和預(yù)測(cè)值。

4）爬坡約束。

式中：Ri,down、Ri,up分別為火電機(jī)組的最大向下、向上爬坡功率。

5）備用容量約束。

式中：PJ為系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用，采用最大負(fù)荷的5%。

6）網(wǎng)絡(luò)安全約束。

式中：Pk,max為線路k最大傳輸功率。

3.3 模型求解方法

本文中火電機(jī)組的調(diào)峰成本函數(shù)為不連續(xù)的分段非線性函數(shù)，因而在求解過程中首先需要對(duì)成本函數(shù)進(jìn)行分段線性化處理；其次，引入三個(gè)0-1變量、分別表示火電機(jī)組處于常規(guī)調(diào)峰、不投油深度調(diào)峰和投油深度調(diào)峰的狀態(tài)，如式（32）所示；最后將分段非線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題[20-21]，再應(yīng)用商業(yè)軟件GAMS中的混合整數(shù)線性規(guī)劃（mixed integer linear programming, MILP）對(duì)模型進(jìn)行求解，總流程如圖3所示。

4 算例分析

以某地區(qū)電力系統(tǒng)為例，假設(shè)有5臺(tái)火電機(jī)組，包括2臺(tái)大容量機(jī)組、2臺(tái)中等容量機(jī)組、1臺(tái)小容量機(jī)組，火電機(jī)組詳細(xì)參數(shù)見文獻(xiàn)[22]。選取機(jī)組額定出力的55%、45%及35%分別作為其RPR、DPR及DPRO的出力下限[17]，各機(jī)組調(diào)峰能力如圖4所示。機(jī)組實(shí)際運(yùn)行損耗系數(shù)在DPR和DPRO階段分別取1.2和1.5；大容量機(jī)組、中等容量機(jī)組、小容量機(jī)組造價(jià)成本分別為3646元/kW、4394元/kW、4863元/kW，其油耗量分別為4.8 t/h、2.8 t/h、1.8 t/h，油價(jià)為6130元/t[23]。火電和風(fēng)電的上網(wǎng)電價(jià)分別取0.3元/kWh和0.5元/kWh。

某地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量為1000 MW，選取該地區(qū)內(nèi)春季某典型日的負(fù)荷需求及風(fēng)電出力預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖5所示。

4.1 不同調(diào)峰階段火電機(jī)組成本及收益

為研究火電機(jī)組在不同調(diào)峰階段時(shí)風(fēng)電的消納情況及系統(tǒng)運(yùn)行的成本和收益變化，分三個(gè)場(chǎng)景對(duì)模型進(jìn)行求解。

情景1：所有火電機(jī)組只進(jìn)行常規(guī)調(diào)峰；

情景2：所有火電機(jī)組進(jìn)行常規(guī)調(diào)峰和不投油深度調(diào)峰；

情景3：所有火電機(jī)組進(jìn)行常規(guī)調(diào)峰、不投油深度調(diào)峰和投油深度調(diào)峰。

三種場(chǎng)景下系統(tǒng)的棄風(fēng)率、成本、收益及凈利潤(rùn)對(duì)比如圖6所示，不同火電機(jī)組的具體成本及收益如圖7所示。

對(duì)比三個(gè)場(chǎng)景可知：

1）隨著調(diào)峰深度的增加，系統(tǒng)風(fēng)能利用率逐漸提高，從60.24%上升到87.37%，多消納風(fēng)電約4328 MWh，風(fēng)電場(chǎng)總收益增加約216.4萬元。

2）機(jī)組在DPR階段消納大量風(fēng)電使風(fēng)電場(chǎng)收益提高，且此時(shí)火電機(jī)組成本變化不大，系統(tǒng)凈利潤(rùn)提高約60萬元。

3）盡管投油深度調(diào)峰后消納了更多的風(fēng)電，但由于火電機(jī)組額外增加了耗油成本，使得系統(tǒng)運(yùn)行成本陡然提高，導(dǎo)致系統(tǒng)凈利潤(rùn)反而比常規(guī)調(diào)峰階段時(shí)的凈利潤(rùn)減少約79萬元。

4）由于供需平衡，火電機(jī)組1出力變化不大，在不同調(diào)峰階段時(shí)的凈利潤(rùn)變化不大，但其他機(jī)組的凈利潤(rùn)隨著調(diào)峰深度的增加明顯減少。

4.2 深度調(diào)峰補(bǔ)償

1）市場(chǎng)報(bào)價(jià)補(bǔ)償。

本文中，深度調(diào)峰市場(chǎng)報(bào)價(jià)補(bǔ)償采取階梯式報(bào)價(jià)，按機(jī)組容量將下調(diào)比率分為兩檔，價(jià)格上下限參考中國(guó)大部分省份調(diào)峰市場(chǎng)設(shè)定的申報(bào)價(jià)格，如表3所示。

由于本文機(jī)組較少，為方便與本文提出的方法做對(duì)比，在算例分析中直接采用機(jī)組每檔能申報(bào)價(jià)格的價(jià)格上限進(jìn)行補(bǔ)償，不再進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)價(jià)。補(bǔ)償結(jié)果如圖8和圖9所示。

表3 機(jī)組深調(diào)報(bào)價(jià)Table 3 Quotation of deep peak regulation

2）最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償。

應(yīng)用本文提出的補(bǔ)償模型對(duì)參與深度調(diào)峰的火電機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償結(jié)果如圖10和圖11所示。

火電機(jī)組進(jìn)行不投油深度調(diào)峰后，由于出力減少及損耗成本增加，凈利潤(rùn)比常規(guī)調(diào)峰階段低，此時(shí)火電機(jī)組偏向于拒絕參加深度調(diào)峰。但由于消納了更多的風(fēng)電，系統(tǒng)凈利潤(rùn)有所增加。在所提調(diào)峰補(bǔ)償模型中，對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰交易補(bǔ)償，風(fēng)電場(chǎng)利潤(rùn)有所降低，但使得所有機(jī)組利潤(rùn)均高于常規(guī)調(diào)峰階段的值，此時(shí)火電機(jī)組會(huì)有參加不投油深度調(diào)峰的意愿。在市場(chǎng)報(bào)價(jià)模式補(bǔ)償后，所有火電機(jī)組的利潤(rùn)仍低于常規(guī)調(diào)峰階段的利潤(rùn)，因此，火電機(jī)組在市場(chǎng)報(bào)價(jià)模式下仍傾向于拒絕參與深度調(diào)峰。

火電機(jī)組在投油深度調(diào)峰后，由于油耗成本的提高，導(dǎo)致其凈利潤(rùn)大幅減少，不滿足調(diào)峰主動(dòng)性約束，火電機(jī)組選擇拒絕深度調(diào)峰，且此時(shí)系統(tǒng)凈利潤(rùn)也低于常規(guī)調(diào)峰階段的值。因此，除對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰交易補(bǔ)償，還需對(duì)參與調(diào)峰的機(jī)組額外補(bǔ)償。在市場(chǎng)報(bào)價(jià)模式中，經(jīng)過調(diào)峰補(bǔ)償后火電機(jī)組的利潤(rùn)仍低于常規(guī)調(diào)峰階段的值，且相比于DPR階段，DPRO階段利潤(rùn)減少更多，此時(shí)火電機(jī)組更拒絕參與深度調(diào)峰。在所提補(bǔ)償策略下，以機(jī)組Di指標(biāo)等于1時(shí)求得火電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)愿意參與投油深度調(diào)峰時(shí)的最小收益。此時(shí)需對(duì)火電機(jī)組額外補(bǔ)償約64.6萬元，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)額外補(bǔ)償約59.1萬元，補(bǔ)償后所有機(jī)組利潤(rùn)均不低于常規(guī)調(diào)峰階段利潤(rùn)，保證其調(diào)峰主動(dòng)性，火電機(jī)組才會(huì)傾向于參加投油深度調(diào)峰。

3）調(diào)峰補(bǔ)償對(duì)比。

將市場(chǎng)報(bào)價(jià)和最大相對(duì)滿意度兩種補(bǔ)償模式進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖12和圖13所示。

通過對(duì)比可知，無論火電機(jī)組處于哪種調(diào)峰階段，最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償策略均能保證機(jī)組參與深度調(diào)峰后的利潤(rùn)不低于常規(guī)調(diào)峰階段的利潤(rùn)。然而在市場(chǎng)報(bào)價(jià)模式下，機(jī)組不同檔位價(jià)格上限的限制使火電機(jī)組在該補(bǔ)償模式下并不能保證收回基本成本，因此火電機(jī)組參與深度調(diào)峰的積極性無法被充分調(diào)動(dòng)。

5 結(jié)論

為鼓勵(lì)火電機(jī)組主動(dòng)參與深度調(diào)峰，本文在考慮火電機(jī)組不同程度的調(diào)峰成本基礎(chǔ)上，建立了以火電機(jī)組總發(fā)電成本最小為目標(biāo)的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并對(duì)深度調(diào)峰后的火電機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償。得到如下結(jié)論。

1）對(duì)于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)，火電機(jī)組參與一定程度的不投油深度調(diào)峰能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。由于機(jī)組出力的減少和損耗成本的增加，火電機(jī)組凈收益減少，需要對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰交易補(bǔ)償以提高其參與深度調(diào)峰的積極性。相較于當(dāng)前市場(chǎng)報(bào)價(jià)模式補(bǔ)償，提出的最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償能保證火電機(jī)組參與深度調(diào)峰后凈收益高于常規(guī)調(diào)峰階段凈收益，滿足調(diào)峰主動(dòng)性約束，調(diào)峰機(jī)組樂于參加不投油深度調(diào)峰。

2）火電機(jī)組進(jìn)入投油深度調(diào)峰后，昂貴的投油成本使系統(tǒng)成本劇增，并成為系統(tǒng)運(yùn)行成本的主要組成部分。為提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，有必要減少大容量機(jī)組進(jìn)入投油深度調(diào)峰階段的時(shí)間，以減少系統(tǒng)總油耗成本。盡管在投油深度調(diào)峰階段風(fēng)電場(chǎng)收益增加，但系統(tǒng)凈利潤(rùn)卻低于常規(guī)調(diào)峰階段，此時(shí)火電機(jī)組收益劇減，不滿足調(diào)峰主動(dòng)性約束。

3）當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)的機(jī)組報(bào)價(jià)模式中，梯度報(bào)價(jià)的上限決定了機(jī)組所獲補(bǔ)償?shù)纳舷?，無法充分保證其參與深度調(diào)峰時(shí)的成本回收。基于合作博弈的最大相對(duì)滿意度補(bǔ)償策略考慮了機(jī)組對(duì)調(diào)峰補(bǔ)償?shù)膬A向度，能直觀反映機(jī)組參與深度調(diào)峰的意愿，并保證其參與調(diào)峰的主動(dòng)性。本文所提方法能為當(dāng)前火電機(jī)組補(bǔ)償機(jī)制提供一定程度的借鑒。

4）火電機(jī)組參與投油深度調(diào)峰時(shí)，需在調(diào)峰市場(chǎng)外對(duì)其進(jìn)行額外的補(bǔ)償，保證其調(diào)峰主動(dòng)性。結(jié)合中國(guó)當(dāng)前碳交易和綠證交易的發(fā)展趨勢(shì)，未來可將調(diào)峰市場(chǎng)與碳市場(chǎng)等結(jié)合，在促進(jìn)風(fēng)電等新能源消納的前提下激勵(lì)火電機(jī)組積極參與深度調(diào)峰。