摘要：电力市场化改革已在包括我国在内的世界很多国家逐步展开。而无功电压辅助服务作为一项重要的辅助服务，由无偿提供到有偿服务已成为电力市场发展的必然趋势。传统体制下只对有功计费，无功／电压支持都是义务和免费的。随着发电厂侧电力市场的逐步建立，无功定价研究成为人们关注的热点。首先，合理的无功定价可以促使电力市场的进一步开放，提高输电路径的效率。其二，通过合理的无功定价，保证了无功供应者的利益，提高了系统供电的可靠性和稳定性。
关键词：无功定价理论；新能源；消纳；应用；分析
引言：电力市场下无功定价方法是在电力市场的机制下对无功服务进行价格制定。无功的定价可促使电力市场的进一步开放，提高输电线路的运行效率和电网运行的经济性，保证无功供应者的利益。但由于无功服务自身的特点，如电源的多样性、区域不衡性、小适宜大范围传输和控制的复杂性等决定了无功定价的难度，因此，目前无功定价研究小够充分。我国必须根据国情建立小断适应电力市场发展的无功定价体系，充考虑无功电压调节控制问题、系统电压稳定问题，以经济为杠杆，既满足安全运行的需要，又保证无功供应商的利益，从而促进整个系统的安全经济运行资源有效配置，达到建立电力市场的目的。
1.电力市场的组成及特点
电力市场中的参与者是多元的利益主体一一各个独立经营的电厂、输电网、配电网和用户。它们是相互平等的、自主的，在市场中允许买卖双方的多方选择。电力市场的目标和约束都具有一定的柔性。
电力市场各参与者的新特点：
电厂：激励改善经营管理，提高生产率，阳氏成本，增加竞争活力。
用户：从一个固定的、被动的、没有理性和协作性的受控终端转化成有理性、具有能动性和主动性的市场参与者，对自己如何用电有自主的选择权。
电网：未来的输配电网络和电网公司，在电力市场中处于枢纽地位，扮演一个全新的角色，除了保证电力系统安全、经济运行外，还将作为电力市场的经纪人。电网是电力交易中心。它要对所有参与者公平开放。在电力市场的竞争中，这些多元的利益主体既有激烈的冲突和碰撞，又实现了合作与协作。
电力市场具有一般市场的共性，即开放性、竞争性；它不仅要具备一个有序、成熟的市场的基本要素，即：一是对所有市场参与者是公平的，保证网络开放，扩大自由选择的权利；二是市场交易必须是公开的，并加大透明度以便监督；三是市场必须建立有关的法令、法规，保证有规可循，公平竞争，不允许有特殊者。同时，它将受到电力系统内在规律的严格约束，即：电力系统运行的基本特性（安全性、经济性），成本与电价的时空差别，电厂和电网、电网和用户之间的冲突和协作等等。总之，电力市场也有它的特殊性，需要计划和协调。
由于各国学者对电力市场中的无功电价问题研究起步较晚，理论上还不是守良成熟。确定无功电价要处理各种相互影响、制约的因素，必须协调多种相互关联甚至相互矛盾的目标函数，有很多因素尤其是服务定价目前难以从经济学角度定义，也没有形成一定的理论。但由于在电力市场中电压控制及其无功服务的重要性九十年代以后国外学者对无功服务及其定价研究也较多。
2.发电机无功服务成本分析
2.1机会成本
一般情况下，当发电机无功出力与无功备用之和低于额定值时，不会影响有功出力以及有功备用。但当无功出力与无功备用之和超出额定值时，由于受到发电机总容量的限制，就使受到影响的这部分有功率无需发出，同时也会影响其作为旋转备用的相应利润。无功服务的机会成本就是指发电机由于其无功出力或备用而损失的有功发电能力和有功备用所对应的最大利润。
2.2管理成本
管理成本主要产生于发电厂无功发电设备（如励磁机、励磁调节装置）的运行管理和维护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆正常情况下，发电机在自动励磁调节器的作用下可自动响应电压的变化，不给运行人员增加工作负担，可不单独付费。而在系统负荷低谷时，发电机进相运行吸收感性无功，定子端部温度升高，静稳裕度减少，易失去静态稳定，需要运行人员加大监视和管理力度，因而产生了管理成本。尽管进相运行一般不会影响发电机的有功发电能力，但仍应对输出的感性无功的发电机给予一定的经济补偿。当影响到其有功出力或有功备用容量时，也应计及机会成本。
2.3有功损耗
增加无功功率输出，必然要增大发电机的励磁电流，有功损耗也将增加，而且会加速发电机组的磨损老化，增加维修和维护费用等。客观上，这一部分费用应由电力市场交易管理部门或电网公司给予补偿。但发电机无功功率的微增损耗是高度非线性的，难以量化。而且与发电机的运行成本（主要是发电燃料费用）相比，这部分成本很小，为简化发电无功定价，暂时不考虑这部分费用。
2.4维修费
维修费主要是用于发电厂的无功发电设备的计划检修和故障检修等。当无功发电设备发生故障时必然影响发电厂的有功出力，因而发电厂的无功发电设备的维修费用应在有功电费中计及。因此在无功定价时暂不考虑这部分费用。
3.无功服务电价测算求解
内点法计算效率高，收敛性好，初始点在可行域内，鲁棒性强，但对初值不敏感，条件数增大时收敛速度降低。免疫遗传算法能最大概率地找到全局最优解，可避免维数灾问题，且占用内存少，但对多节点系统寻优效率相对缓慢。IEEE14节点的支路参数矩阵、潮流初值矩阵具有明显的稀疏特性，牛顿法可以很好地利用电力系统导纳矩阵的稀疏性，因此采用牛顿法计算IEEE14节点的潮流。
4.无功定价内在的问题及前景展望
无功的定价可促使电力市场的进一步开放，提高输电线路的运行效率和电网运行的经济性，保证无功供应者的利益。但由于无功服务自身的特点，如电源的多样性、区域不衡性、小适宜大范围传输和控制的复杂性等决定了无功定价的难度，因此，目前无功定价研究小够充分。我国必须根据国情建立小断适应电力市场发展的无功定价体系，充考虑无功电压调节控制问题、系统电压稳定问题，以经济为杠杆，既满足安全运行的需要，又保证无功供应商的利益，从而促进整个系统的安全经济运行资源有效配置，达到建立电力市场的目的。
总结：本文从电力系统安全稳定和整体效益考虑，提出了新能源并网后的高效运营和促进新能源消纳的无功服务支撑设想，建立了新能源并网后的无功电价目标函数；通过分析多种求解方法后，采用经典的牛顿算法对模型功率、电压波动情况求解。本文还论述了新能源电力的并网对电网安全运营成本产生的影响，论证了采用无功服务价格杠杆，以实现激励各供应商参与电网安全稳定性调整及无功优化的积极性，从而促进新能源电力的就地消纳，以实现可再生能源的可持续发展和高效运营。无功服务定价可以调动供应商消纳新能源的积极性。本文为建立合理的无功服务电价机制提供了依据和参考，有利于新能源电力并网后广泛参与市场交易，促进可再生能源市场的健康发展。通过接入风光互补发电系统产生无功服务成本的测算证明，采用就地消纳的方式对小规模风、光能源系统接入，对整个系统稳定性的影响小，无功服务成本低，可取得较好的效果。
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论文作者:朱卫卫, 朱亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
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