CN113034209A - 发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法 - Google Patents

发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法。本发明通过现场实测，得出机组启动产生的燃料及物料消耗数据和不同负荷下的燃料及物料消耗数据，根据燃料及物料价格和其成本占比确定机组各阶段运行成本，拟合得到机组变动成本曲线；根据现场实测数据、集中式现货市场出清计算原理和机组运行过程提出运行成本参数拆分核定方法，将机组运行成本参数拆分为启动过程成本参数、稳态运行电能成本参数和空载成本参数；以拆分核定后的运行成本参数为依据优化电力现货市场出清目标函数。本发明能够优化集中式电力现货市场出清结果，提升能源利用效率和机组响应调度指令的积极性。

Description

发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法
技术领域
本发明涉及电力现货市场领域，尤其是一种适用于集中式电力现货市场出清的发电机运行成本参数拆分、核定及市场出清后的运行成本补偿计算方法。
背景技术
集中式电力现货市场出清是严格由数学公式定义的市场出清。集中式电力现货市场出清在系统电力电量平衡和安全稳定运行的基础上，以全社会福利最大化为优化计算目标，决定运行日机组组合和出力情况；同时，为鼓励参与市场机组按市场需求安排发电，对遵守指令的机组进行运行成本补偿。对可能行使市场力的机组，以发电成本替代其申报价格。正确拆分、核定机组运行成本参数，能够提升集中式电力现货市场出清边界准确率，优化市场资源配置。优化机组运行成本参数的拆分及核定后，需要以新的边界条件进行市场出清，同时优化机组运行成本补偿计算方法以匹配新参数。
目前，我国电力市场仍处在起步阶段，运营人员欠缺经验，市场规则和运营参数主要参考国外成熟电力市场。国内外机组在构成比例、性能参数、一次能源价格、成本回收方式等方面存在一定差异，需要针对国内现货市场和发电机组的实际情况制定合理的集中式电力现货市场出清的发电机运行成本参数拆分、核定及市场出清后的运行成本补偿计算方法。
现行的成本参数拆分及核定方式对机组运行全过程考虑不明晰，参数核定计算未考虑机组并网后到出力升至最小技术出力时段内的运行成本，同时机组空载成本参数计算核定方式存在缺陷，导致机组运行成本计算不准确，使得系统出清偏离最优解，成本补偿结果出现偏差，对现货市场运营造成不利影响。
发明内容
为解决集中式电力现货市场中发电机成本参数不准确的问题，本发明提供一种适用于集中式电力现货市场出清的发电机运行成本参数拆分、核定方法，同时配套提出对应的运行成本补偿计算方法，从而保障电力现货市场出清边界条件准确，事后成本补偿科学合理。
为此，本发明采用的技术方案如下：集中式电力现货市场环境下的发电机运行成本参数拆分、核定及市场出清后的运行成本补偿计算方法，其包括以下步骤：
通过现场实测，得出机组启动产生的燃料及物料消耗数据和不同负荷下的燃料及物料消耗数据，根据燃料及物料价格和其成本占比确定机组各阶段运行成本，拟合得到机组变动成本曲线；
根据现场实测数据、集中式现货市场出清计算机原理和机组运行过程将机组运行成本参数拆分为启动过程成本参数、稳态运行电能成本参数和空载成本参数，并计算得到对应的成本参数；
依据拆分后的运行成本参数优化出清目标函数，依据拆分后的运行成本参数和市场出清结果计算机组在不同市场环节的成本和收益依据运行成本拆分方法和市场出清结果计算机组在运行日的成本和收益情况，进而计算得到机组应得的运行成本补偿。
本发明充分考虑集中式电力现货市场出清系统原理和机组运行过程，将机组运行成本参数进行合理拆分，提出各部分成本参数的核算方法，依据优化后的成本参数核算方法优化出清目标函数并提出相应的运行成本补偿计算方法。
进一步地，所述机组的启动过程成本包参数含机组从接受启动指令准备启动开始到机组出力达到最小技术出力之间的运行成本参数。
进一步地，所述的机组变动成本曲线由机组在不同出力下稳定运行时的成本拟合得到。
进一步地，根据燃料及物料消耗数据、单价及其在运行成本中的占比计算得出机组在不同出力点下的变动成本，拟合各点数据得到二次变动成本曲线如下：
y＝ax2+bx+c
其中，y为机组稳定运行时的小时运行成本，x为机组出力，a、b、c为常数。
进一步地，机组稳态运行时的边际成本参数为机组变动成本曲线上两点间的斜率，即两出力点间的平均边际成本，机组的电能成本为机组边际成本的积分。
更进一步地，机组的空载成本参数为机组达到最小技术出力后维持机组同步运行的成本参数，其计算方法为机组最小技术出力点的变动成本减去机组在最小技术出力点的电能成本。
进一步地，机组的日前市场运行成本补偿为机组在日前市场全天出清所得运行日收益与总成本的差值大于零的部分；若日前市场出清包含机组启动曲线，应在运行日总成本中减去机组出力爬升至最小技术出力过程中由出清计算导致的重复计算的成本。
机组运行收益包含机组启动过程中的电能收益、机组稳态运行的电能收益和机组辅助服务收益。
进一步地，机组的实时市场运行成本补偿为机组实时出清计算所得收益、日前出清时段所得收益和日前成本补偿费用与机组在运行日总成本的差值大于零的部分；在运行日总成本中应减去机组出力爬升至最小技术出力过程中重复计算的成本。
进一步地，机组启动过程燃料及物料消耗数据为：机组从并网准备开始，到机组并网并升至最小技术出力期间的燃料累计消耗量、用水量以及厂用电耗电量。
进一步地，机组在不同负荷下的燃料及物料消耗数据为：从最小技术出力点到额定技术出力点间选取多个出力点，使机组在不同出力点下稳定运行一小时，记录一小时中机组的燃料及物料消耗。
本发明具有的有益效果是：本发明充分考虑了机组启动过程中各阶段的成本，包括机组从准备启动至并网过程的成本及并网后升出力至最小技术出力过程的成本，本发明提出的启动过程成本参数核定方法考虑了机组升出力阶段高能耗的特性，能够充分涵盖节点电价出清未考虑的成本部分。本发明利用变动成本测算结果拟合得到变动成本曲线，使用机组最小技术出力下的变动成本和电能成本计算得出机组空载成本参数，空载成本参数计算方式合理，与实际成本吻合，保障了现货市场出清机组参数边界条件的准确性。在新的成本核定方式基础上修改了现货市场出清目标函数和机组成本补偿计算方法，避免了出清目标偏差、成本重复计算和过补偿行为。
本发明能够使参与市场机组的实际运行成本在系统出清和成本补偿中得到充分体现，提高市场结果的合理性，提升机组参与现货市场和响应调度指令的积极性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中机组运行成本参数组成示意图；
图2为本发明具体实施方式中机组变动成本曲线和边际成本曲线图；
图3为本发明具体实施方式中机组运行成本补偿计算流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，拆分机组运行过程为启动准备至机组并网阶段(t1至t2)，启动出力爬升阶段(t2至t3),稳定运行阶段(t3至t4)。启动过程成本包含机组并网阶段和启动出力爬升阶段的成本，即A11、A12、A13覆盖成本的总和。其中A11为机组并网前的启动成本，A12为机组在启动出力爬升阶段维持同步转速的成本，A13为机组启动出力爬升阶段的电能成本；稳态运行电能成本包含A3覆盖的成本；空载成本包含A2覆盖的成本即机组在稳定运行阶段维持同步转速的成本。
启动过程成本参数核定：
从处于冷态的停机机组接受启机指令准备并网开始，记录机组从准备工作至并网开关闭合期间(t1至t2)和从并网开关闭合至到机组出力升至AGC出力下限期间(t2至t3)的燃料累计消耗量、厂用电累计消耗量、用水量及其他物料消耗。使用燃料及物料单价和记录的燃料及物料消耗量计算得出机组在t1至t2间的燃料及物料成本C启动1’和t3至t4间的燃料及物料成本C启动2’，次要物料成本可适当忽略。根据机组在两个阶段的燃料及物料成本和燃料及物料成本占总运行成本的比例R1和R2计算得出机组启动过程的两个阶段成本分别为C启动1和C启动2，机组冷态启动过程成本参数C启动＝C启动1+C启动2。
在处于温态和热态的停机机组重复上述核定过程，分别得出机组的温态启动过程成本参数和热态启动过程成本参数。
稳态运行电能成本参数核定：
在机组AGC出力下限和AGC出力上限间选取至少5个出力点，其中必须包含AGC出力下限出力点和AGC出力上限出力点，其余出力点在下限出力点和上限出力点间均匀分布。使机组稳定运行在各出力点，记录稳定工况下机组每小时燃料及物料消耗，并根据燃料及物料单价计算机组在各出力点下运行的小时燃料及物料成本C1’、C2’……Cn’，根据机组稳态运行时燃料及物料成本占总运行成本的比例R3计算得到机组稳态运行各出力点下的变动成本C1、C2……Cn。使用二次函数拟合各出力点的变动成本得到机组变动成本曲线
y＝ax2+bx+c
其中y为机组稳定运行时的小时运行成本，x为机组出力。
机组的稳态运行边际成本参数为机组变动成本曲线上两点间的斜率，即两出力点间的平均边际成本，如图2所示呈阶梯形，机组的电能成本为机组边际成本参数的积分。
空载成本参数核定：
计算机组在最小技术出力点下的稳态运行边际成本，进一步得出机组在最小技术出力下的电能成本。
机组的空载成本参数C空载为机组在最小技术出力时的总变动成本减去电能成本。
成本补偿计算方法：
机组运行成本补偿计算流程和方法如图3所示。运行成本补偿计算在市场出清事后进行。机组在运行日的运行成本由机组启动过程成本、空载成本和稳态运行电能成本组成，机组的日前市场运行成本补偿为机组在日前市场全天出清所得运行日收益与总成本的差值大于零的部分。计算日前市场成本补偿时，若市场出清不包含机组启动曲线，则日前市场成本补偿以传统方法计算。若市场出清包含机组启动曲线，则在计算机组运行成本时将因出清算法导致t2至t3时段内重复计算的成本从机组全天总成本中剔除。
机组的实时市场运行成本补偿为机组实时出清计算所得收益、日前出清时段所得收益和日前成本补偿费用与机组在运行日总成本的差值大于零的部分。在事后进行实时市场成本补偿计算时，机组上网电量以计量电量为准，在计算机组成本时应将t2至t3时段内重复计算的成本从全天总成本中剔除。t2至t3的时间由计量数据估算得出。
在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过现场实测，得出机组启动产生的燃料及物料消耗数据和不同负荷下的燃料及物料消耗数据，根据燃料及物料价格和其成本占比确定机组各阶段运行成本，拟合得到机组变动成本曲线；
根据现场实测数据、集中式现货市场出清计算原理和机组运行过程将机组运行成本参数拆分为启动过程成本参数、稳态运行电能成本参数和空载成本参数，并计算得到对应的成本参数；
依据拆分后的运行成本参数优化出清目标函数，依据拆分后的运行成本参数和市场出清结果计算机组在不同市场环节的成本和收益情况，进而计算得到机组应得的运行成本补偿。
2.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，所述机组的启动过程成本参数拆分、核定计算考虑包含机组从接受启动指令准备启动开始到机组出力达到最小技术出力之间全过程。
3.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，所述的机组变动成本曲线由机组在不同出力下稳定运行时的成本拟合得到。
4.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，根据燃料及物料消耗数据、单价及其在运行成本中的占比计算得出机组在不同出力点下的变动成本，拟合各点数据得到二次变动成本曲线如下：
y＝ax2+bx+c
其中，y为机组稳定运行时的小时运行成本，x为机组出力，a、b、c为常数。
5.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组稳态运行时的边际成本参数为机组变动成本曲线上两点间的斜率，即两出力点间的平均边际成本。
6.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组的空载成本参数体现机组达到最小技术出力后维持机组同步运行的成本，其计算方法为机组最小技术出力点的变动成本减去机组在最小技术出力点的电能成本。
7.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组的日前市场运行成本补偿为机组在日前市场全天出清所得运行日收益与总成本的差值大于零的部分；若日前市场出清若包含机组启动曲线，应在运行日总成本中减去机组出力爬升至最小技术出力过程中由出清计算导致的重复计算的成本。
8.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组的实时市场运行成本补偿为机组实时出清计算所得收益、日前出清时段所得收益和日前成本补偿费用与机组在运行日总成本的差值大于零的部分；在运行日总成本中应减去机组出力爬升至最小技术出力过程中重复计算的成本。
9.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组启动过程燃料及物料消耗数据为：机组从并网准备开始，到机组并网并升至最小技术出力期间的燃料累计消耗量、用水量以及厂用电耗电量。
10.根据权利要求1所述的发电机运行成本参数核定及运行成本补偿计算方法，其特征在于，机组在不同负荷下的燃料及物料消耗数据为：从最小技术出力点到额定技术出力点间选取多个出力点，使机组在不同出力点下稳定运行一小时，记录一小时中机组的燃料及物料消耗。
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