汪成根，劉建坤，高小濤，盛昌棟

(1. 國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京211103；2. 東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京210096)

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快速切負(fù)荷火電機(jī)組參與我國黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性分析

汪成根1，劉建坤1，高小濤1，盛昌棟2

(1. 國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇 南京211103；2. 東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京210096)

針對快速切負(fù)荷(fast cut back，F(xiàn)CB)燃煤火電機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性問題，綜述了我國各區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)輔助服務(wù)的相關(guān)規(guī)定細(xì)則；結(jié)合國外的經(jīng)驗(yàn)，主要從黑啟動(dòng)服務(wù)的采購與補(bǔ)償、考核與測試方面分析了我國黑啟動(dòng)服務(wù)的現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，從黑啟動(dòng)技術(shù)要求、服務(wù)采購和能力測試等方面對FCB燃煤火電機(jī)組提供黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性進(jìn)行了論述，并對進(jìn)一步完善黑啟動(dòng)服務(wù)管理和促進(jìn)FCB火電機(jī)組應(yīng)用提出了建議。

電網(wǎng)恢復(fù)；黑啟動(dòng)；輔助服務(wù)；快速切負(fù)荷火電機(jī)組

黑啟動(dòng)服務(wù)是指電力系統(tǒng)大面積停電后，在無外界電源支持下，由具備自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組所提供的恢復(fù)系統(tǒng)供電的服務(wù)[1]。在國外，多數(shù)國家均將黑啟動(dòng)作為一種有償輔助服務(wù)[2-5]，電網(wǎng)運(yùn)營商需要通過一定的采購方式從供應(yīng)方(并網(wǎng)發(fā)電廠)獲得，約10%的國家(如北歐國家、西班牙)將其視為發(fā)電機(jī)組應(yīng)該提供的基本義務(wù)服務(wù)。我國規(guī)定，黑啟動(dòng)為有償輔助服務(wù)[1]，雖然它只是并網(wǎng)發(fā)電廠眾多輔助服務(wù)(包括基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù))中的一種，卻是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的一種重要和必要的服務(wù)。隨著電力體制改革的深入，以廠網(wǎng)分開、產(chǎn)權(quán)多元化和市場競爭等為特征的多元化電力市場體系初步形成，輔助服務(wù)的市場化也是改革的目標(biāo)之一。各區(qū)域電網(wǎng)都建立了黑啟動(dòng)服務(wù)采購體系，作為電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)能力建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。

提供黑啟動(dòng)服務(wù)的并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組可以是多種類型，如傳統(tǒng)的水電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)組等，而具有快速切負(fù)荷(fast cut back, FCB)功能的燃煤火電機(jī)組也具有這種能力[6-8]，近年來國內(nèi)大量的試驗(yàn)研究[8-12]證明了燃煤火電機(jī)組的這種能力。目前我國輔助服務(wù)市場化仍處于初期階段，其中黑啟動(dòng)服務(wù)也是如此[6,13,14]，隨著對電網(wǎng)黑啟動(dòng)重要性、過程的認(rèn)識(shí)和技術(shù)的逐漸開發(fā)，相關(guān)的規(guī)定正在不斷修訂、完善[6,14]。對于FCB機(jī)組應(yīng)用的研究、開發(fā)目前主要集中在黑啟動(dòng)能力建設(shè)和試驗(yàn)方面，而對其提供黑啟動(dòng)服務(wù)的技術(shù)要求、補(bǔ)償、能力檢驗(yàn)考核等方面的研究較少[6]。本文通過對各區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則主要內(nèi)容的綜述，結(jié)合國外的經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)分析我國黑啟動(dòng)服務(wù)的現(xiàn)狀，從黑啟動(dòng)服務(wù)采購、考核測試技術(shù)要求和黑啟動(dòng)能力建設(shè)等方面論述FCB火電機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性，以為FCB機(jī)組黑啟動(dòng)能力建設(shè)和將其應(yīng)用于電網(wǎng)恢復(fù)提供參考。

1　我國黑啟動(dòng)服務(wù)管理概況

表1我國區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)服務(wù)采購相關(guān)規(guī)定

區(qū)域采購與調(diào)用黑啟動(dòng)機(jī)組類型補(bǔ)償方案東北[16]指定水電、火電機(jī)組能力費(fèi):水電機(jī)組2萬元/月,火電機(jī)組10萬元/月;使用費(fèi):500萬元/臺(tái)次華北[18]指定未指明按廠補(bǔ)償,6000元/(天·廠)西北[20]市場競價(jià)具備自啟動(dòng)、自維持或FCB能力的機(jī)組評分制:水電機(jī)組3分/(月·廠),火電機(jī)組6分/(月·廠)華東[22]指定未指明機(jī)組6萬元/(月·臺(tái)),全廠最高8萬元/月華中[24]指定未指明水電機(jī)組2萬元/月,其他機(jī)組10萬元/月南方[26]指定具備自啟動(dòng)、自維持或FCB能力的機(jī)組能力費(fèi):廣東2萬元/(月·臺(tái))(FCB機(jī)組0.01萬元/(MW·月),廣西0.30萬元/(月·臺(tái)),云南1.07萬元/(月·臺(tái)),貴州0.23萬元/(月·臺(tái)),海南0.33萬元/(月·臺(tái));使用費(fèi):廣東480萬元/臺(tái)次,廣西360萬元/臺(tái)次,云南300萬元/臺(tái)次,貴州300萬元/臺(tái)次,海南150萬元/臺(tái)次江蘇省[28]指定未指明100MW以下機(jī)組1萬元/(月·臺(tái)),100MW及以上的機(jī)組2萬元/月

注：西北區(qū)域電網(wǎng)的補(bǔ)償采用評分制，評分與相應(yīng)的人民幣金額對應(yīng)。

國家電力監(jiān)管委員會(huì)于2006年發(fā)布了《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》[1]和《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》[15]，明確了黑啟動(dòng)服務(wù)是并網(wǎng)電廠向電網(wǎng)提供的一種有償輔助服務(wù)。根據(jù)這兩個(gè)文件的要求，各區(qū)域監(jiān)管部門相繼制定了各自的并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則和發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則[16-27]，對黑啟動(dòng)服務(wù)(包括采購與調(diào)用、補(bǔ)償與考核、計(jì)量與結(jié)算、監(jiān)督與管理等)做出了具體規(guī)范。近年來，各區(qū)域電網(wǎng)監(jiān)管部門仍在對各自的管理實(shí)施細(xì)則進(jìn)行修訂和完善。表1綜合了我國各區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)服務(wù)采購相關(guān)規(guī)定的部分內(nèi)容。

2　黑啟動(dòng)服務(wù)的采購與補(bǔ)償

黑啟動(dòng)服務(wù)采購方法主要有成本費(fèi)用法、統(tǒng)一費(fèi)率法和競爭性采購法[29]，前兩者基于成本補(bǔ)償，后者則基于市場導(dǎo)向機(jī)制[5]。

成本費(fèi)用法為傳統(tǒng)方法，它是電力市場化初期對舊方法的延續(xù)，但即使在競爭性市場較成熟的北美仍是常用的方法[29]。黑啟動(dòng)服務(wù)的供應(yīng)方由采購方(電力系統(tǒng)運(yùn)營商或區(qū)域輸電公司)指定。采購方根據(jù)供應(yīng)方提供服務(wù)的成本確定和支付補(bǔ)償費(fèi)用，具體的補(bǔ)償由雙方合同約定。采購采用滾動(dòng)合同，若合同不提前中止，期滿后則自動(dòng)延長到下一汪成根，等：快速切負(fù)荷火電機(jī)組參與我國黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性分析合同期，因而合同期長，服務(wù)質(zhì)量可能得不到保障，這表明該方法適用于電網(wǎng)架構(gòu)長期保持不變且電網(wǎng)黑啟動(dòng)和恢復(fù)預(yù)案更新緩慢的區(qū)域電網(wǎng)。

統(tǒng)一費(fèi)率法在國外也常用[29]。向供應(yīng)方支付的采購費(fèi)一般按照所提供的黑啟動(dòng)服務(wù)能力乘以一個(gè)固定費(fèi)率。費(fèi)率的確定通常參考供應(yīng)方提供服務(wù)的成本，并加入激勵(lì)成本，隨著時(shí)間的推移可進(jìn)行調(diào)整，以確保能夠采購到足夠的服務(wù)，但一般較少考慮機(jī)組類型、容量和地域的差別。經(jīng)驗(yàn)表明，該方法優(yōu)于成本費(fèi)用法，它比較簡單，服務(wù)機(jī)組獲得的補(bǔ)償容易確定。但是，固定費(fèi)率不能體現(xiàn)供應(yīng)方機(jī)組提供服務(wù)的質(zhì)量差異，因而對不同供應(yīng)方的激勵(lì)效果不同，也可能不利于采購到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

競爭性采購法的黑啟動(dòng)服務(wù)及其供應(yīng)商由采購方通過招標(biāo)確定。供應(yīng)方在標(biāo)書中提出服務(wù)成本，采購方根據(jù)成本、服務(wù)質(zhì)量以及其電網(wǎng)恢復(fù)預(yù)案的需要對黑啟動(dòng)服務(wù)進(jìn)行評估以確定供應(yīng)方[29]，并按照供應(yīng)方在競標(biāo)書中提出的價(jià)格支付采購費(fèi)用。該方法的優(yōu)勢在于，可降低采購費(fèi)用，提高采購效率；通常通過短期(2～3年)合同迫使供應(yīng)方提高服務(wù)能力和質(zhì)量，有利于獲得優(yōu)質(zhì)足量的黑啟動(dòng)服務(wù)，并可保證黑啟動(dòng)預(yù)案不斷更新和更加有效，顯著降低大停電導(dǎo)致的損失。它適用于黑啟動(dòng)服務(wù)供應(yīng)較多、分布相對均勻且在區(qū)域內(nèi)有可替代服務(wù)的區(qū)域電網(wǎng)。雖然目前僅約30%的國家或區(qū)域電網(wǎng)采用該方法[5]，但市場導(dǎo)向的競爭性采購被普遍認(rèn)為是發(fā)展方向。

表1顯示，我國區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)服務(wù)的采購只有西北電網(wǎng)采用市場競價(jià)方式，其余均由采購方(電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu))指定供應(yīng)方并采用統(tǒng)一費(fèi)率法。補(bǔ)償基于黑啟動(dòng)服務(wù)成本，包括服務(wù)能力費(fèi)(含機(jī)組改造新增投資、運(yùn)行維護(hù)、黑啟動(dòng)測試和人員培訓(xùn)等成本)和使用費(fèi)[1]，但只有南方和東北電網(wǎng)在補(bǔ)償上對二者進(jìn)行了明確區(qū)分。補(bǔ)償費(fèi)用的差別體現(xiàn)出在地區(qū)、機(jī)組類型和容量(如江蘇電網(wǎng))上有所區(qū)分。因此，目前黑啟動(dòng)服務(wù)的采購和補(bǔ)償較合理地考慮了我國各區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)電源及其分布不均的實(shí)際。盡管如此，總體上黑啟動(dòng)服務(wù)采購的市場化程度仍不夠，補(bǔ)償主要關(guān)注黑啟動(dòng)服務(wù)能力而忽視對服務(wù)質(zhì)量的區(qū)分，對機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)的激勵(lì)不足，不利于電網(wǎng)獲得優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。具體表現(xiàn)為：補(bǔ)償對提供服務(wù)的機(jī)組類型區(qū)分得不夠細(xì)致，較少考慮不同機(jī)組、不同容量機(jī)組在服務(wù)成本和機(jī)組能力、可用性上的差異，難以體現(xiàn)對服務(wù)質(zhì)量的區(qū)分；使用費(fèi)沒有對實(shí)際黑啟動(dòng)過程中的貢獻(xiàn)和服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)與區(qū)分；當(dāng)補(bǔ)償不及保持服務(wù)能力而付出的成本時(shí)，缺少向監(jiān)管部門申請額外補(bǔ)償?shù)拿鞔_規(guī)定。因此，這些方面仍有待逐步完善。

表2我國區(qū)域電網(wǎng)對黑啟動(dòng)服務(wù)的考核內(nèi)容與測試要求[16-27]

區(qū)域失去黑啟動(dòng)能力但及時(shí)向調(diào)度機(jī)構(gòu)匯報(bào)失去黑啟動(dòng)能力未及時(shí)向調(diào)度機(jī)構(gòu)匯報(bào)調(diào)用黑啟動(dòng)服務(wù)時(shí)無法提供測試要求東北0.01分/MWh0.02分/MWh水電機(jī)組1200分/次;火電機(jī)組6000分/次每年測試一次華北1.2萬元/天120萬元/次1800萬元西北6分/次90分/次600分/次每年一次黑啟動(dòng)試驗(yàn)華東W=t×P/25,不大于當(dāng)年相應(yīng)補(bǔ)償費(fèi)W=t×P×0.25,上次認(rèn)定具備黑啟動(dòng)能力時(shí)間起至200hW=P×100h華中W=0.01分/MWh×t1,不大于廠當(dāng)年相應(yīng)補(bǔ)償費(fèi)用當(dāng)月不補(bǔ)償,W=0.02分/MWh×t1,不大于廠當(dāng)年相應(yīng)補(bǔ)償費(fèi)用當(dāng)月不補(bǔ)償,2×該廠前6個(gè)月補(bǔ)償費(fèi)用每年一次黑啟動(dòng)測試試驗(yàn)?zāi)戏疆?dāng)月失去補(bǔ)償,直到試驗(yàn)合格后的次月恢復(fù)補(bǔ)償 6×本省黑啟動(dòng)服務(wù)能力補(bǔ)償費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)12×本省黑啟動(dòng)服務(wù)能力補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)每半年一次黑啟動(dòng)自檢試驗(yàn),每2年委托具備國家認(rèn)證資質(zhì)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)一次;FCB火電機(jī)組則分別為每2年和4年試驗(yàn)一次

注：東北和西北區(qū)域電網(wǎng)考核的“分”有與之對應(yīng)的人民幣金額；華東和華中區(qū)域電網(wǎng)的考核由考核電量乘以上網(wǎng)電價(jià)計(jì)量考核金額。W為考核電量；t、t1分別為不具備黑啟動(dòng)能力時(shí)間、無法提供黑啟動(dòng)時(shí)間，h；P為機(jī)組容量，MW。

3　黑啟動(dòng)服務(wù)的考核與測試

電力系統(tǒng)運(yùn)營商通過對提供服務(wù)機(jī)組黑啟動(dòng)能力的強(qiáng)制性經(jīng)常測試和服務(wù)的考核，來保證黑啟動(dòng)服務(wù)、電網(wǎng)恢復(fù)預(yù)案的質(zhì)量。國外的一般經(jīng)驗(yàn)是，考核包括對供應(yīng)方未通過合同要求的黑啟動(dòng)測試、供應(yīng)方提供黑啟動(dòng)服務(wù)質(zhì)量的降低和供應(yīng)方不能按照要求及時(shí)提供黑啟動(dòng)服務(wù)等的考核。測試既是檢查、維持黑啟動(dòng)服務(wù)能力和質(zhì)量的手段，也是考核的依據(jù)。測試內(nèi)容主要是機(jī)組的性能，包括切負(fù)荷、自啟動(dòng)、升負(fù)荷時(shí)間，控制電壓和頻率的能力，通信和聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行等；啟動(dòng)供電能力也是重要內(nèi)容，但一般通過模擬而很少通過試驗(yàn)來測試[5]。國外部分區(qū)域電網(wǎng)甚至允許機(jī)組出現(xiàn)黑啟動(dòng)測試失敗，但如果供應(yīng)方連續(xù)多次未能通過測試則必須接受考核[5]。部分區(qū)域電網(wǎng)還進(jìn)行可用性考核，根據(jù)可用性對供應(yīng)方的補(bǔ)償和考核做出調(diào)整。如英國國家電力公司規(guī)定，機(jī)組可用性大于90%時(shí)無需考核；可用性大于85%時(shí)按比例降低補(bǔ)償；若可用性低于85%則按比例退還過去12個(gè)月的補(bǔ)償費(fèi)用，并修改黑啟動(dòng)服務(wù)合同[30]。

我國各區(qū)域電網(wǎng)主要考核內(nèi)容及試驗(yàn)要求綜合在表2中，可以看出，考核內(nèi)容主要針對維持和提供黑啟動(dòng)服務(wù)的能力，考核以金額或電量計(jì)，因各區(qū)域電網(wǎng)自身情況不同，考核金額或電量存在明顯的差異。除表2的內(nèi)容外，華北和華東區(qū)域電網(wǎng)還規(guī)定了針對黑啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備維護(hù)、黑啟動(dòng)事故處理預(yù)案及其及時(shí)修訂、黑啟動(dòng)人員培訓(xùn)、黑啟動(dòng)演習(xí)等具體內(nèi)容的考核。與國外相比，與黑啟動(dòng)服務(wù)的采購和補(bǔ)償一樣，我國區(qū)域電網(wǎng)對黑啟動(dòng)服務(wù)的考核也主要關(guān)注服務(wù)的能力而很少涉及服務(wù)質(zhì)量，主要不足包括：不同機(jī)組之間無區(qū)別，僅東北和華東區(qū)域電網(wǎng)考慮了機(jī)組容量；無機(jī)組可用性考核和允許機(jī)組黑啟動(dòng)測試失敗的明確規(guī)定等。因此，難以激勵(lì)電廠保持黑啟動(dòng)能力的積極性。此外，各區(qū)域電網(wǎng)考核的明顯差異不利于黑啟動(dòng)服務(wù)的跨區(qū)域調(diào)用。在這些方面應(yīng)對考核內(nèi)容及其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。

由于真正大停電后的電網(wǎng)恢復(fù)極少見，因此考核主要依賴于機(jī)組黑啟動(dòng)能力的測試試驗(yàn)和仿真演習(xí)。國外的一般要求是，提供黑啟動(dòng)服務(wù)的機(jī)組需要參與所在區(qū)域電網(wǎng)制定的黑啟動(dòng)預(yù)案，并定期接受黑啟動(dòng)能力和電網(wǎng)恢復(fù)計(jì)劃的測試；測試內(nèi)容主要是機(jī)組黑啟動(dòng)能力的測試，還可以包括對某輸電母線進(jìn)行送電以及啟動(dòng)其他機(jī)組的測試等。我國的相關(guān)要求近似，但側(cè)重黑啟動(dòng)能力。測試要求合同雙方共同參與，并由國家認(rèn)證資質(zhì)機(jī)構(gòu)執(zhí)行，結(jié)果報(bào)監(jiān)管部門作為考核黑啟動(dòng)服務(wù)能力的依據(jù)。表2顯示，機(jī)組黑啟動(dòng)能力的測試試驗(yàn)大多每年進(jìn)行一次；而南方區(qū)域電網(wǎng)則要求每半年進(jìn)行一次黑啟動(dòng)自檢試驗(yàn)，每2年委托具備國家認(rèn)證資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次試驗(yàn)。除此之外，供應(yīng)方還必須參加電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)組成的演習(xí)等。

國外電網(wǎng)運(yùn)營商出于實(shí)際電網(wǎng)恢復(fù)過程的需要，對黑啟動(dòng)服務(wù)質(zhì)量一般都有一些明確的技術(shù)要求，包括停電后的反應(yīng)時(shí)間、連續(xù)提供服務(wù)的時(shí)間和監(jiān)控等(見表3)。我國各區(qū)域電網(wǎng)的細(xì)則中也有相關(guān)要求，即在合同的技術(shù)協(xié)議中約定黑啟動(dòng)技術(shù)性能指標(biāo)，如南方區(qū)域電網(wǎng)要求協(xié)議中的技術(shù)指標(biāo)包括機(jī)組的設(shè)備配置、響應(yīng)時(shí)間等[27]。但對技術(shù)指標(biāo)的具體數(shù)值，公開的文件中都沒有明確的規(guī)定，因此，需要根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際、黑啟動(dòng)預(yù)案要求進(jìn)行細(xì)化和完善，以強(qiáng)化對黑啟動(dòng)服務(wù)質(zhì)量的考核。

4　FCB火電機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性

電網(wǎng)恢復(fù)對黑啟動(dòng)機(jī)組的基本要求包括：可靠性高；啟動(dòng)快；所處的位置合理，接近負(fù)荷中心，有利于電網(wǎng)架構(gòu)的恢復(fù)；能夠提供足夠大的功率，一般要求具有數(shù)小時(shí)內(nèi)提供黑啟動(dòng)服務(wù)的能力；有良好的調(diào)頻、調(diào)壓和進(jìn)相能力，滿足電網(wǎng)黑啟動(dòng)初期的孤網(wǎng)運(yùn)行對調(diào)壓、調(diào)頻和無功功率調(diào)節(jié)的需要。此外，還有一些具體的技術(shù)要求(見表3)。傳統(tǒng)的黑啟動(dòng)電源有水電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)組、內(nèi)燃機(jī)組、外部供電等，而具有FCB功能的火電機(jī)組也可滿足這些要求。

表3　部分國家、地區(qū)電網(wǎng)黑啟動(dòng)服務(wù)的技術(shù)要求[2]

我國大量燃煤火電機(jī)組FCB試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)[8-12]表明，F(xiàn)CB機(jī)組可迅速甩負(fù)荷到帶廠用電運(yùn)行，雖然大多數(shù)試驗(yàn)只執(zhí)行了數(shù)分鐘的帶廠用電運(yùn)行，但足以證明FCB機(jī)組的快速響應(yīng)能力；而一些機(jī)組在試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行過程中成功實(shí)現(xiàn)了長時(shí)間穩(wěn)定地帶廠用電運(yùn)行，如外高橋三廠1 000 MW超超臨界機(jī)組[10]和珠海電廠700 MW亞臨界機(jī)組[9]分別有近2 h和3 h的穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，證明了FCB機(jī)組具有長時(shí)間提供黑啟動(dòng)服務(wù)的能力；粵電臺(tái)山電廠1 000 MW超超臨界機(jī)組則進(jìn)行了空載條件下帶500 kV線路零起升壓和空充線路的成功試驗(yàn)[11]，證明了FCB機(jī)組的黑啟動(dòng)能力。因此，通過進(jìn)一步的開發(fā)以保證運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，完全能滿足表3中的技術(shù)要求。我國的電源結(jié)構(gòu)以大型燃煤火電機(jī)組占統(tǒng)治地位，許多機(jī)組的設(shè)備配置具有或通過適當(dāng)改造后有實(shí)行FCB功能的潛力，且分布廣，大多接近負(fù)荷中心。而且，F(xiàn)CB火電機(jī)組容量大，當(dāng)處于FCB運(yùn)行時(shí)對黑啟動(dòng)而言實(shí)際上相當(dāng)于處于“啟動(dòng)備用”狀態(tài)，可快速參與電網(wǎng)重啟過程，因此也滿足上述對黑啟動(dòng)電源的基本要求。

西北和南方區(qū)域電網(wǎng)的輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則中，黑啟動(dòng)電源明確包括FCB機(jī)組(表1)，南方電網(wǎng)通過深入研究[6]，在細(xì)則修訂[26]時(shí)甚至將對廣東省FCB機(jī)組的能力補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)單列出來(表1)，并就其能力測試提出了特殊的要求(表2)。其他區(qū)域電網(wǎng)大多也包括火電機(jī)組，雖未指明但不排除FCB機(jī)組的應(yīng)用。因此，在政策層面上對FCB機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)并無限制。盡管如此，在區(qū)域電網(wǎng)制定的黑啟動(dòng)預(yù)案中，少有選擇FCB機(jī)組作為黑啟動(dòng)電源，而現(xiàn)有的輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則在許多方面也不利于FCB燃煤火電機(jī)組的應(yīng)用。

上述對我國黑啟動(dòng)服務(wù)現(xiàn)狀分析時(shí)已指出，目前的黑啟動(dòng)采購補(bǔ)償在不同機(jī)組、可用性、服務(wù)能力和質(zhì)量等方面區(qū)分還不夠詳細(xì)，因此黑啟動(dòng)服務(wù)的采購在競爭性和激勵(lì)方面尚不足。如根據(jù)南方區(qū)域電網(wǎng)對廣東省FCB機(jī)組的補(bǔ)償費(fèi)用，大容量FCB機(jī)組的能力費(fèi)相對于其他機(jī)組仍較高，這可能不利于FCB機(jī)組參與與競爭。但是，F(xiàn)CB火電機(jī)組容量大，適當(dāng)數(shù)量FCB機(jī)組的參與不僅可顯著加速電網(wǎng)黑啟動(dòng)和恢復(fù)的速度，而且可顯著降低因大停電導(dǎo)致的損失[31]，因此是優(yōu)質(zhì)的黑啟動(dòng)電源。考慮到各區(qū)域電網(wǎng)有大量的作為潛在黑啟動(dòng)電源的FCB機(jī)組的存在和相對較均勻的分布，相當(dāng)數(shù)量的FCB機(jī)組的應(yīng)用還有利于建立黑啟動(dòng)服務(wù)的競爭性機(jī)制，這對降低黑啟動(dòng)采購成本、獲得優(yōu)質(zhì)的黑啟動(dòng)服務(wù)和提升電網(wǎng)恢復(fù)效率十分有利。

我國區(qū)域電網(wǎng)兩種黑啟動(dòng)服務(wù)采購方法的存在體現(xiàn)出因地制宜，而輔助服務(wù)的進(jìn)一步市場化有利于FCB機(jī)組的應(yīng)用。對于FCB機(jī)組數(shù)量較多且其他類型黑啟動(dòng)電源少的區(qū)域電網(wǎng)(如東部沿海地區(qū))，如采用競爭采購法來獲得黑啟動(dòng)服務(wù)，既有利于電網(wǎng)獲得優(yōu)質(zhì)服務(wù)和降低采購成本，也有利于推動(dòng)FCB機(jī)組作為黑啟動(dòng)電源的應(yīng)用。

在黑啟動(dòng)服務(wù)的考核與測試方面，僅南方區(qū)域電網(wǎng)對FCB機(jī)組能力測試提出了有別于其他機(jī)組的具體要求(見表2)，而其他區(qū)域電網(wǎng)則可視為與其他機(jī)組要求一致?？紤]到FCB燃煤火電機(jī)組型式、系統(tǒng)設(shè)備配置、容量和運(yùn)行性能等范圍較大[7]，我國目前還沒有建立對FCB機(jī)組黑啟動(dòng)服務(wù)能力的評價(jià)方法。在測試方面，目前還沒有專門針對黑啟動(dòng)的FCB試驗(yàn)方法，只是在《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)導(dǎo)則》[32]中對FCB試驗(yàn)進(jìn)行了簡要規(guī)范，即FCB試驗(yàn)的條件、方法、安全措施等參照常規(guī)法甩負(fù)荷試驗(yàn)方法，并可與甩負(fù)荷試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。但對FCB能力和質(zhì)量的考核還沒有具體的技術(shù)要求，因此應(yīng)根據(jù)黑啟動(dòng)服務(wù)的實(shí)際要求，通過相應(yīng)的研究開發(fā)建立必要的規(guī)范，促進(jìn)FCB機(jī)組的應(yīng)用。

5　結(jié)束語

黑啟動(dòng)服務(wù)是并網(wǎng)發(fā)電廠提供的一項(xiàng)重要的有償輔助服務(wù)。本文通過對目前我國各區(qū)域電網(wǎng)黑啟動(dòng)輔助服務(wù)的相關(guān)規(guī)定細(xì)則的綜述分析，并參考國外經(jīng)驗(yàn)，主要從黑啟動(dòng)服務(wù)的采購與補(bǔ)償、考核與測試方面對我國黑啟動(dòng)服務(wù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)論述，在此基礎(chǔ)上，從技術(shù)要求、黑啟動(dòng)服務(wù)采購和能力測試等方面論述了FCB火電機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)的適應(yīng)性。研究表明，目前我國黑啟動(dòng)服務(wù)的采購與補(bǔ)償體現(xiàn)出因地制宜的特征，但在市場化和激勵(lì)方面仍值得進(jìn)一步完善；考核與測試則在技術(shù)要求和服務(wù)質(zhì)量評價(jià)方面尚不夠明確。目前采購補(bǔ)償對服務(wù)質(zhì)量區(qū)分和競爭性的不足、FCB能力測試和評價(jià)規(guī)范的缺乏，可能不利于FCB燃煤火電機(jī)組參與黑啟動(dòng)服務(wù)，而黑啟動(dòng)服務(wù)的進(jìn)一步市場化和相關(guān)方面的完善則可促進(jìn)FCB火電機(jī)組的應(yīng)用。

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汪成根(1981)，安徽安慶人。工程師，工學(xué)博士，從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析等工作。

劉建坤(1980)，山東淄博人。高級工程師，工學(xué)碩士，從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析等工作。

高小濤(1967)，江蘇靖江人。高級工程師，工學(xué)博士，從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定和火電廠運(yùn)行分析等工作。

(編輯闞杰)

Analysis on Adaptability of FCB Thermal Power Unit Participating in Black-start Service in China

WANG Chenggen1, LIU Jiankun1, GAO Xiaotao1, SHENG Changdong2

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Company, Nanjing, Jiangsu 211103, China; 2. School of Energy and Environment, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China)

In allusion to the problem of adaptability of fast cut back (FCB) coal-fired thermal power unit participating in black-start service, this paper reviews relevant provisions about power system black-start auxiliary services.Combining overseas experiences, it also analyzes status quo of black-start service in China in aspects of purchase and compensation, examination and testing of black-start service. Furthermore, in terms of technical requirements, service purchase, ability testing, and so on, it discusses adaptability of FCB coal-fired thermal power unit providing black-start service and proposes suggestions on further completing black-start service management and promoting application of FCB thermal power unit.

power system restoration; black-start service; FCB thermal power unit

2016-06-23

2016-08-26

國網(wǎng)江蘇省電力公司科技項(xiàng)目資助(J2015032)

10.3969/j.issn.1007-290X.2016.09.008

TM621；TM73

B

1007-290X(2016)09-0037-06