發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法發(fā)電側(cè)無功成本簡單算例

以浙江南部A電機(jī)125兆瓦機(jī)組為例對發(fā)電機(jī)無功補(bǔ)償電價進(jìn)行計(jì)算初始時A電機(jī)在額定功率下運(yùn)行(有功125兆瓦，無功100兆乏)電力市場競價下一10分鐘的A電機(jī)有功負(fù)荷為125兆瓦，市場的清算價格為0.4元/千瓦時。由于220千伏母線電壓低，電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)電網(wǎng)安全制約要求A電機(jī)減有功功率多發(fā)無功功率，此時A電機(jī)的有功出力調(diào)整為有功90兆瓦，無功120兆乏。由于A電機(jī)的有功功率被強(qiáng)制減少，電力市場將重新排序，得出下一10分鐘的市場清算價格為0.45元/千瓦時。設(shè)A電機(jī)125兆瓦機(jī)組的邊際成本為0.2元/千瓦時

1.正常情況下，A電機(jī)125兆瓦機(jī)組下一10分鐘的銷售收入為:

0.4x125000x1/6=8333.3元

正常情況下，A電機(jī)125兆瓦機(jī)組下一10分鐘的生產(chǎn)成本為:

0.2x125000x1/6=4166.6元

利潤=(0.4x125000x1/6機(jī)(02x125000x1/6)=4166.6元

2.在強(qiáng)制無功約束情況下，A電機(jī)125兆瓦機(jī)組下一10分鐘的銷售收入為:

0.45x90000x1/6=6750元 在強(qiáng)制無功約束情況下，A電機(jī)125兆瓦機(jī)組下一10分鐘的生產(chǎn)成本為:

0.2x90000x1/6=3000元

利潤=(0.45 x90000x1/6 )-(0.2x90000x1/6)=3750元

根據(jù)上而對發(fā)電機(jī)無功生產(chǎn)成本的分析，發(fā)電機(jī)的無功服務(wù)定價主要體現(xiàn)為發(fā)電機(jī)無功機(jī)會成本的定價問題。發(fā)電機(jī)無功服務(wù)應(yīng)分為無償和有償兩部分。發(fā)電無功無償服務(wù)的界定原則是發(fā)電機(jī)在不影響其有功發(fā)電能力的情況下提供的無功服務(wù)應(yīng)作為無償服務(wù)。發(fā)電無功有償服務(wù)的界定原則是因電網(wǎng)安全強(qiáng)制要求發(fā)電機(jī)多發(fā)無功而造成的有功發(fā)電經(jīng)濟(jì)損失和發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行服務(wù)(吸收無功)應(yīng)作為有償服務(wù)給予補(bǔ)貼。發(fā)電機(jī)無功有償服務(wù)費(fèi)用應(yīng)主要考慮:(1)發(fā)電機(jī)無功電量機(jī)會成本;(2)發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時的補(bǔ)償費(fèi)用。

在電力市場體制下，考慮到無功服務(wù)可得到合理的費(fèi)用補(bǔ)償，為減少損耗、加快投資的同收，充分挖掘發(fā)電機(jī)的無功潛力，在如下情況時，可放寬對發(fā)電機(jī)的無功上限的限制，將無功的容量約束定為實(shí)際的無功容量限制:1)在無功發(fā)電計(jì)劃制定或?qū)崟r調(diào)度中，為保證系統(tǒng)電壓安全和電能質(zhì)量，發(fā)電機(jī)能無功功率可高于額定無功功率，但視在功率不超過其額定值，不得己可降低其有功出力;2)在無功發(fā)電計(jì)劃制定中，在保證系統(tǒng)電壓安全和電能質(zhì)量能前提下，當(dāng)系統(tǒng)總的有功發(fā)電能力充足并且不增力。有功購電費(fèi)用時，為降低網(wǎng)損，在對降損效益和無理服務(wù)費(fèi)用進(jìn)行對比分析后，可考慮發(fā)電機(jī)組的無理發(fā)電功率高于其額定無功功率，但要保證發(fā)電機(jī)紅的視在功率不超過其額定值。

這同時也對電力市場下的電網(wǎng)無功優(yōu)化提出了一系列新問題:如何評價無功優(yōu)化的效益？電力市場中制定無功發(fā)電計(jì)劃的規(guī)則和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)應(yīng)如何確定"sup--normal" data-sup="2" data-ctrmap=":2,"> [2] 。

發(fā)電機(jī)無功生產(chǎn)成本包括顯性成本和機(jī)會成本

1.顯性成本

同用燃料成本來代表有功功率的生產(chǎn)成本不同的是，發(fā)電機(jī)的無功功率生產(chǎn)成本很小，主要包括無功設(shè)備的投資。由于非常難以界定是不是專用的無功設(shè)備，且在有功上網(wǎng)合同電價(長期合約)中已經(jīng)包含了全部設(shè)備投資成本，且無功設(shè)備投資在投資中的比例非常小，因此在無功定價中不考慮無功的顯性成本

2.無功機(jī)會成本

盡管發(fā)電機(jī)無功功率的生產(chǎn)不具有任何顯性成本(即燃料成本)，但是發(fā)電機(jī)的無功輸出會間接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)有功容量的減少，從而使發(fā)電機(jī)無法獲得這部分減少的有功容量所可能創(chuàng)造的利潤，這種損失應(yīng)當(dāng)就是無功生產(chǎn)的隱性成本，或稱為無功機(jī)會成本

當(dāng)發(fā)電機(jī)在發(fā)出無功功率時.其有功出力的極限比沒有無功出力情況下的極限值要小，從而造成了發(fā)電機(jī)隱性的經(jīng)濟(jì)損失。由于機(jī)會成本的定義可知，無功功率的機(jī)會成本就是發(fā)電機(jī)多發(fā)無功出力而損失的有功發(fā)電能力所對應(yīng)的最人利潤 。

不考慮容量成本，發(fā)電無功成本主要包括管理費(fèi)、機(jī)會成本、有功損耗、維修費(fèi)等。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法管理服務(wù)費(fèi)

管理服務(wù)費(fèi)主要用于電廠無功發(fā)電設(shè)備(如勵磁機(jī)、勵磁調(diào)節(jié)裝置)的運(yùn)行管理和維護(hù)。正常情況 下，發(fā)電機(jī)組在白動勵磁調(diào)節(jié)器的作用下可白動響應(yīng)電壓變化，不會給運(yùn)行人員增加工作負(fù)擔(dān)，可不單獨(dú)支付費(fèi)用。在系統(tǒng)負(fù)荷低谷時，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行吸收無功功率，己成為高壓電網(wǎng)保證運(yùn)行電壓合格率的重要手段。發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行時，定子端部溫度升高，靜穩(wěn)裕度減少，易失去靜穩(wěn)定，需要運(yùn)行人員加人監(jiān)視和管理力度。因此，盡管進(jìn)相運(yùn)行一般不會影響發(fā)電機(jī)的有功發(fā)電能力，仍應(yīng)對輸出的感性無功電量的發(fā)電機(jī)給予一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法有功損耗

增加無功功率輸出，必然要增人發(fā)電機(jī)的勵磁電流，有功損耗也將增加，而且會加速發(fā)電機(jī)組的磨損老化，增加維修和維護(hù)費(fèi)用等?？陀^上，這一部分費(fèi)用應(yīng)由電力市場交易管理部門或電網(wǎng)公司給予補(bǔ)償。但發(fā)電機(jī)無功功率的微增損耗是高度非線性的，難以量化。而且與發(fā)電有功的運(yùn)行成本(主要是發(fā)電燃料費(fèi)用)相比，這部分成本很小，為簡化發(fā)電無功定價，暫時不考慮這部分費(fèi)用。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法機(jī)會成本

發(fā)電廠為創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，希望多發(fā)有功電量。正常情況下，發(fā)電機(jī)無功出力低于其額定值，不會影響有功發(fā)電能力。但出于系統(tǒng)安全的考慮，有時需要發(fā)電廠多發(fā)無功或預(yù)留較多的無功備用容量而影響該發(fā)電廠的有功發(fā)電能力，此時應(yīng)計(jì)及該電廠由此而失去的輸出更多的有功電量的機(jī)會成本。這樣，發(fā)電無功電量和無功備用容量就應(yīng)分為無償服務(wù)和有償月及務(wù)2部分。

發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行所能吸收的無功功率的極限值由專門的進(jìn)相試驗(yàn)決定。如果電網(wǎng)要求吸收的無功人于此時發(fā)電機(jī)的進(jìn)相能力或發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)儲備不足，則也必須降低有功發(fā)電來增加吸收的無功。這種隋況可類比于遲相運(yùn)行時的處理方法，除進(jìn)相運(yùn)行的無功費(fèi)用外，再付給發(fā)電廠損失有功發(fā)電的機(jī)會成本費(fèi)用。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法維修費(fèi)

維修費(fèi)主要是用于發(fā)電廠的無功發(fā)電設(shè)備的計(jì)劃檢修和故障檢修等，因?yàn)橛泄Πl(fā)電離不開發(fā)電廠的無功發(fā)電設(shè)備，當(dāng)無功發(fā)電設(shè)備發(fā)生故障時必然影響有功發(fā)電，因而，發(fā)電廠的無功發(fā)電設(shè)備的檢修費(fèi)用應(yīng)在有功電費(fèi)中計(jì)及。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法無功有償與無償服務(wù)的界定原則

發(fā)電無功服務(wù)應(yīng)分為無償和有償部分，而確定無功有償服務(wù)與無償服務(wù)的界定原則應(yīng)是:在電力市場初級階段，發(fā)電廠在不影響其有功發(fā)電能力的隋況下提供的無功服務(wù)應(yīng)作為無償服務(wù);因電網(wǎng)調(diào)度要求發(fā)電廠提供增發(fā)(或吸收)，無功造成的發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)作為有償服務(wù)給予費(fèi)用補(bǔ)償。有償服務(wù)費(fèi)用應(yīng)主要考慮:1)發(fā)電無功電量和無功備用容量的機(jī)會成本。2)發(fā)電機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行時的補(bǔ)償費(fèi)用。具體地，發(fā)電機(jī)無功有償與無償服務(wù)的界定點(diǎn)有2個。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法無功輔助服務(wù)的重要性

輔助服務(wù)價格和電能價格一起構(gòu)成了電力市場價格體系的基礎(chǔ)，對形成健康的電力市場有重要的意義。電力市場的輔助服務(wù)主要包括無功輔助服務(wù)、可靠性備用服務(wù)、頻率控制服務(wù)其中，無功輔助服務(wù)在電力輔助服務(wù)市場具有最廣泛的市場應(yīng)用基礎(chǔ)但與電能價格相比，無功輔助服務(wù)起步較晚，尚未形成理論體系，這與以下兒個因素有關(guān):

—無功輔助服務(wù)定價的復(fù)雜性。無功輔助服務(wù)研的實(shí)質(zhì)是研究無功服務(wù)對電網(wǎng)安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響，并賦予其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)含義。但無功服務(wù)具有供應(yīng)的地域性、于段的多樣性、控制的分散性等特點(diǎn)，給無功定價增加了難度

—各國電力市場模式不同，很難建立一種普遍適用的無功輔助服務(wù)定價方法。電力公司只能根據(jù)自己的電網(wǎng)架構(gòu)和電力市場模式，確定自己的無功輔助服務(wù)定價策略。

無功功率是支撐電網(wǎng)電壓的基礎(chǔ)，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件。2000年美加停電就是由于電力短缺導(dǎo)致電網(wǎng)電壓頻率降低，并最終電壓頻率崩潰引起的在目前全國電力緊張電網(wǎng)電壓穩(wěn)定水平降低的現(xiàn)實(shí)情況下，加快無功輔助服務(wù)定價研究具有緊迫性和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法一些國家的無功功率服務(wù)介紹

(1)英國 電力市場無功服務(wù)英國電力市場同時有強(qiáng)制性的和通過市場交易的無功功率服務(wù)。目前英國市場中的發(fā)電機(jī)通過競標(biāo)市場和費(fèi)率的方式來回收無功功率成本費(fèi)率包括無功功率電能費(fèi)用和區(qū)域性的無功功率容量費(fèi)用。在具有多余發(fā)電容量的英國北部，無功功率容量費(fèi)用接近于零;而在缺乏無功的地區(qū)該容量費(fèi)用則非常人無功功率服務(wù)的競標(biāo)市場包括無功功率電能投標(biāo)和無功功率容量投標(biāo)所有的合同期限都必須在一年以上，并以半年為單位時間長度

(2)西班牙電力市場無功服務(wù)1997年西班牙電力法確定了輔助服務(wù)的概念并且把它與電力生產(chǎn)區(qū)分開來，山系統(tǒng)運(yùn)行人員負(fù)責(zé)輔助服務(wù)的管理西班牙電網(wǎng)對一部分因系統(tǒng)安全要求而必須的無功功率采用強(qiáng)制免費(fèi)獲取的方式，而對這之外的無功功率采用付費(fèi)獲取的方式

發(fā)電側(cè)電力市場無功定價方法國內(nèi)無功輔助服務(wù)現(xiàn)狀

目前我國電力市場初期模式是以單一購買為主的發(fā)電側(cè)單邊開放市場建立區(qū)域性發(fā)電無功市場，對發(fā)電機(jī)提供的無功服務(wù)進(jìn)行有償和無償?shù)慕缍?，最終對發(fā)電機(jī)提供的有償無功服務(wù)制定科學(xué)合理、兼顧多方利益的定價機(jī)制是電力市場發(fā)展的必然趨勢電力生產(chǎn)的特殊性決定了發(fā)電側(cè)無功服務(wù)定價應(yīng)采用強(qiáng)制性和補(bǔ)償性相結(jié)合的市場模式。

由于無功和電壓支持服務(wù)與電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，同時輸電網(wǎng)中有人量設(shè)備提供無功服務(wù)，因此應(yīng)由輸電網(wǎng)來運(yùn)營無功服務(wù)市場，負(fù)責(zé)無功與電壓輔助服務(wù)的集中控制與運(yùn)行。

發(fā)電商的利益又兼顧電網(wǎng)的安全，無功補(bǔ)償電價較好的體現(xiàn)了無功的價值摘要:將無功電價劃分為發(fā)電市場層面的發(fā)電無功電價、輸電市場層面的無功服務(wù)電價和用電市場層面的無功銷售電價，分析各層面的定價原則;針對發(fā)電機(jī)這種無功電源的特點(diǎn)，將其提供的無功服務(wù)分為無償和有償2部分。對有償無功服務(wù)，以發(fā)電機(jī)的運(yùn)行約束，即功率圓圖為基礎(chǔ)，提出用有功發(fā)電損失的機(jī)會成本折算無功電價的新思路，建立了一種可科學(xué)、合理地補(bǔ)償無功發(fā)電成本的發(fā)電無功定價方法。在電力市場初期，這種無功服務(wù)的定價方法應(yīng)用簡單，并能為電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和無功源的建設(shè)提供正確的無功價格。

我國正在逐步進(jìn)行電力市場化改革，放開發(fā)電側(cè)市場，實(shí)行廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)。在發(fā)電側(cè)市場中，無功/電壓調(diào)整作為一種輔助服務(wù)(以下簡稱為無功服務(wù))，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件之一，因而是保證電能交易順利實(shí)施的一個重要條件;同時也是提高電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)的有功損耗和提高傳輸效率，從而提高供電質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。在電力市場中，迫于各種競爭壓力，市場參與各方為提高運(yùn)營效益，都在挖掘白身的設(shè)備潛力，使許多發(fā)電、輸電設(shè)備接近于極限條件下運(yùn)行，這樣會產(chǎn)生一些新的引起電網(wǎng)功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、過負(fù)荷甚至系統(tǒng)崩潰等問題的因素，使系統(tǒng)運(yùn)行的安全性受到更人考驗(yàn)，無功/電壓控制會更復(fù)雜;而一旦發(fā)生事故，如電壓崩潰，其經(jīng)濟(jì)損失是非常巨人的?？茖W(xué)、合理的無功服務(wù)價格，可引導(dǎo)市場參與各方提供無功服務(wù)的積極性，也可成為決策無功電源投資和設(shè)備有效利用的科學(xué)依據(jù)?？梢姡娏κ袌鱿聼o功管理與定價對電力市場運(yùn)營的穩(wěn)定性具有重要意義。

在電力市場中，可提供無功服務(wù)的無功源有發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)SVC靜、并聯(lián)電容器

組、電抗器等。目前它們分別歸屬于發(fā)電廠和電網(wǎng)公司。因此，無功輔助服務(wù)的電價體制至少要分3個層面:發(fā)電市場層面的發(fā)電無功電價、輸電市場層面的無功服務(wù)電價和用電市場層面的無功銷信電價。

發(fā)電市場層面的發(fā)電無功電價，是由電力市場交易管理部門或電網(wǎng)公司向無功服務(wù)提供者，即發(fā)電廠，支付的購買無功價格。發(fā)電機(jī)既可發(fā)出有功，也可發(fā)出無功。但生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是有功電量，無功電量是其副產(chǎn)品，因而難以確定哪一部分為有功設(shè)備投資，哪一部分為無功設(shè)備投資。鑒于發(fā)電無功容量投資與有功發(fā)電容量投資密不可分，建議無功電價采用一部制電價體制，不計(jì)及無功容量電價，無功電源建設(shè)的投資同報在無功電量電費(fèi)中體現(xiàn) 。

在發(fā)電市場中，發(fā)電機(jī)作為無功源，既可發(fā)出無功功率，在特殊情況下也可吸收無功功率;同時，發(fā)電機(jī)在白動勵磁調(diào)節(jié)器的作用下，可白動響應(yīng)電壓變化，是電力市場中無功服務(wù)的主要提供者。由于發(fā)電機(jī)輸出無功時的直接成本，不象有功發(fā)電成本那樣明確，因此，無功電量電價的制定也比較困難 。

在發(fā)電側(cè)市場中，有功電量的價格，一般由發(fā)電廠根據(jù)發(fā)電燃料成本報價，再由電力交易/調(diào)度中心組織競價后確定;而對于發(fā)電廠向系統(tǒng)提供的無功服務(wù)，我國目前實(shí)行的是按功率因數(shù)進(jìn)行考核和獎懲，尚未實(shí)行競價機(jī)制，也沒有合理的費(fèi)用補(bǔ)償辦法，不利于調(diào)動發(fā)電廠參與系統(tǒng)無功/電壓調(diào)整的積極性。為促使發(fā)、輸、配和用電各方積極參與無功服務(wù)，必須合理地劃分電力市場參與各方在系統(tǒng)無功服務(wù)方面的責(zé)、權(quán)和利，即對無功服務(wù)的內(nèi)容、有償和無償性進(jìn)行界定，并對有償服務(wù)部分進(jìn)行科學(xué)、合理的定價，制定出適合我國當(dāng)前電力市場特點(diǎn)的無功電價方案。

歸納各國電力市場的經(jīng)驗(yàn)，提供輔助服務(wù)的模式一般有3種:統(tǒng)一型、投標(biāo)型和雙邊合同型。統(tǒng)一型是指輔助服務(wù)必須由系統(tǒng)調(diào)度員統(tǒng)一安排協(xié)調(diào)，在結(jié)算時根據(jù)各參與者對輔助服務(wù)命令執(zhí)行的隋況進(jìn)行獎懲。投標(biāo)型是指能提供輔助服務(wù)的市場各成員分別對每一種輔助服務(wù)進(jìn)行投標(biāo)，調(diào)度員根據(jù)投標(biāo)情況，排定優(yōu)先次序，安排輔助服務(wù)供應(yīng)計(jì)劃，使提供輔助服務(wù)的費(fèi)用為最小。雙邊合同型是指某一輔助服務(wù)的用戶直接與供應(yīng)者簽訂雙邊合同，從而得到其所需的輔助服務(wù)。英國、阿根廷等國家采用統(tǒng)一型方式提供頻率響應(yīng)和無功/電壓控制等服務(wù)。美國加州電網(wǎng)以投標(biāo)與雙邊合同結(jié)合的方式提供負(fù)荷跟蹤與頻率響應(yīng)服務(wù)。目前世界上還未出現(xiàn)完全非調(diào)控狀態(tài)下的雙邊合同輔助服務(wù)市場。在我國初級電力市場中，為摸索市場化運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，宜采取統(tǒng)一調(diào)度、合理補(bǔ)償?shù)姆绞?，隨著電力市場發(fā)展和運(yùn)營機(jī)制完善，再采取投標(biāo)和雙邊合同的方式。

無功電價機(jī)制與無功服務(wù)的模式是相呼應(yīng)的。目前，在理論研究上，無功電價機(jī)制分為實(shí)時電價和非實(shí)時電價;非實(shí)時電價又分為邊際電價、雙邊合同電價和補(bǔ)償電價。2100433B

電力市場下無功定價方法功率因數(shù)獎懲法

傳統(tǒng)垂自壟斷的電力系統(tǒng)主要使用這種方法，根據(jù)小同的用戶制定小同的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對功率因數(shù)低于某一特定值的用戶用經(jīng)濟(jì)手段進(jìn)行處罰，反之獎勵。其目的是鼓勵用戶提高功率因數(shù)，減少無功在線路上的傳輸，降低系統(tǒng)網(wǎng)損。例如我國對工業(yè)大用戶的無功費(fèi)用是按功率因數(shù)收取:當(dāng)功率因數(shù)高于0. 85時，小收取無功費(fèi)用，并隨著功率因數(shù)的提高給子一定的獎勵;當(dāng)無功因數(shù)低于0. 85時，根據(jù)用電量收取相應(yīng)的無功罰款。

這種方法簡便易行，但是對用戶的費(fèi)用分?jǐn)傂〗槔?。大用戶由于有功消耗大，即使消耗較大的無功功率，功率因數(shù)也可能在限值內(nèi)而小為所消耗的無功繳納電費(fèi);而小用戶由于有功消耗小，很小的無功消耗也可能使其功率因數(shù)超過限值而繳納相應(yīng)的無功罰款。而且，在電力市場環(huán)境下，利用功率因數(shù)作為懲罰手段無法為用戶提供靈敏的價格信息，用戶小能根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行情況響應(yīng)、調(diào)節(jié)各自的運(yùn)行方式，從而無法提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。該方法需要考慮的是，制定的標(biāo)準(zhǔn)如何更好地衡量無功提供者對無功服務(wù)貢獻(xiàn)的大小。

電力市場下無功定價方法基于最優(yōu)潮流的實(shí)時電價理論

最優(yōu)潮流((OPF)問題指的是在滿足特定的系統(tǒng)運(yùn)行和安全約束條件下，通過調(diào)整系統(tǒng)中可利用控制手段實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)最優(yōu)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。以潮流方程為基礎(chǔ)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與安全(包括有功和無功)的全而優(yōu)化，是一個大型的多約束非線性規(guī)劃問題。而近些年基于最優(yōu)潮流的無功定價研究主要集中在目標(biāo)函數(shù)和約束條件的修正方面。

實(shí)時電價是根據(jù)微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的邊際成本定價理論發(fā)展來的，能通過調(diào)節(jié)市場供求衡，實(shí)現(xiàn)社會效益最大的目標(biāo)。但是，實(shí)時電價對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行況較敏感，導(dǎo)致短時間內(nèi)因系統(tǒng)運(yùn)行的輕微變化而出現(xiàn)較大波動，且計(jì)算較復(fù)雜，小易收斂，因而在實(shí)際大規(guī)模電力系統(tǒng)中應(yīng)用有一定的難度。非實(shí)時的邊際電價，也需要監(jiān)管機(jī)制，同時要制定一套“科學(xué)、公平、公正”的競價原則，在缺乏市場化運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的初級電力市場中，亦難以實(shí)現(xiàn)。

區(qū)域定價的中心思想為:由于遠(yuǎn)距離傳輸無功的非經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該鼓勵區(qū)域無功市場，根據(jù)發(fā)電廠的無功容量為其付費(fèi)，根據(jù)用戶的無功需求對其收費(fèi)。區(qū)域定價法的優(yōu)點(diǎn)是可以滿足無功服務(wù)就地平衡供應(yīng)的原則，經(jīng)濟(jì)性比較好。該方法的弊端是易產(chǎn)生區(qū)壟斷性，因此可用長期容量電價作為無功定價的依據(jù)，但這將導(dǎo)致無功價格對短期無功變化小夠敏感。從長遠(yuǎn)看，可以把實(shí)時電價和區(qū)域電價兩種方法相結(jié)介來討論無功定價問題。

電力市場下無功定價方法兩部制無功定價方法

兩部制電價模式是指上網(wǎng)電價分成容量電價和電量電價兩部分。容量電價主要反映以投資成本為主的固定成本，按政府核準(zhǔn)的電價執(zhí)行。容量電價實(shí)質(zhì)是對發(fā)動機(jī)組能夠向電網(wǎng)提供發(fā)電的能力付費(fèi)，因此容量電費(fèi)的結(jié)算與發(fā)電機(jī)組的可用率密切相關(guān)。電量電價主要反映以燃料成本為主的變動成本，按現(xiàn)貨市場競爭形成的電價執(zhí)行。

兩部制電價是當(dāng)今世界各國普遍采用的一種先進(jìn)的電價制度，它可以充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿作用，提高負(fù)荷率，使發(fā)電企業(yè)由于擁有發(fā)電容量而獲得較為穩(wěn)定的資本投資收益，并能為電網(wǎng)儲備較多的備用容量，使電網(wǎng)的安全性有可靠的容量保證，保證電力企業(yè)的收入，使電力用戶負(fù)擔(dān)更加介理。但在該電價模型的制定中，無功的使用效用是基于規(guī)劃而小是基于實(shí)際使用，并未考慮小同無功源中小同的無功成本運(yùn)行特性，值得深入考慮。

電力市場下無功定價方法基于邊際成本理論的無功實(shí)時定價

基于邊際成本理論的無功實(shí)時定價方法較多，其無功價格源于邊際無功成本對無功出力的微增率 。無功的實(shí)時電價具有較高的市場效率，但無功的實(shí)時電價由于考慮了系統(tǒng)的小等式約束條件，當(dāng)系統(tǒng)的小等式約束條件趨于極限時，常導(dǎo)致無功的實(shí)時電價大大高于無功的實(shí)際成本，這易于誘發(fā)那些具有較強(qiáng)市場影響力的無功供給商產(chǎn)生市場投機(jī)行為。為了規(guī)避這種風(fēng)險，需要電力監(jiān)管部門加大監(jiān)管力度，使無功的市場競爭公開透明，并需采取限價策略。

電力市場下無功定價方法無功等值電價

無功等值電價，就是用電量成本參與競爭，結(jié)算時自動補(bǔ)足容量投資回報，并把電量電價和容量電價綜介成為等值電價。所謂等值，主要指無功電價應(yīng)與無功成本等價，并需準(zhǔn)確描述出無功的成本特性，達(dá)到介理補(bǔ)償?shù)哪康?。無功源的無功等值電價可定義為電量電價和評估出的容量電價之和 。

無功等值電價法強(qiáng)調(diào)管制與競爭的結(jié)介，既小同于傳統(tǒng)的邊際成本法，也有別于按報價結(jié)算的電價理論。等值無功電價法準(zhǔn)確描述了無功的成本特征，是兩部制無功定價的進(jìn)一步發(fā)展，具有市場公平性，投資回報充分，激勵無功投資抑制價格尖峰和打擊市場投機(jī)行為等優(yōu)良的市場特性。從長期看，它注重市場供需均衡。

電力市場下無功定價方法對發(fā)電側(cè)進(jìn)行的定價

在發(fā)電市場中，發(fā)電機(jī)作為無功源，既可發(fā)出無功功率，在特殊情況下也可吸收無功功率;同時，發(fā)電機(jī)在自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用下，可自動響應(yīng)電壓變化，是電力市場中無功服務(wù)的主要提供者。由于發(fā)電機(jī)輸出無功時的自接成本小像有功發(fā)電成本那樣明確，因此，無功電量電價的制定也比較困難。

電力市場下無功定價方法將無功作為輔助服務(wù)收取費(fèi)用

在電力市場中，將無功作為輔助服務(wù)收取費(fèi)用在電力市場中，將無功費(fèi)用作為電力市場中的輔助服務(wù)收取也是一種計(jì)費(fèi)方法。世界范圍內(nèi)的大多數(shù)電力場已將無功服務(wù)作為一種特殊的商品，建立并運(yùn)作無功獲取機(jī)制，使無功服務(wù)提供者可因其提供的服務(wù)獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。鑒于無功功率對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要性以及發(fā)電機(jī)的出力特性，很多電力市場在建立無功獲取機(jī)制時都規(guī)定了發(fā)電機(jī)基本的無功服務(wù)范圍(通常用功率因數(shù)表示)，在這個范圍內(nèi)多數(shù)是小付費(fèi)的;只有在調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求下超出這個范圍運(yùn)行時發(fā)電機(jī)才能得到無功服務(wù)報酬或電網(wǎng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)基本上都是采用長期介同的方式向發(fā)電相、調(diào)相機(jī)的擁有者購買無功功率，只有英國采用了違約付費(fèi)與投標(biāo)機(jī)制相結(jié)介的方法。

在傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)體制下，對于無功定價未給予足夠的重視，一般都由發(fā)電商無償提供。因此在電力市場條件下，為了體現(xiàn)“公平、公正、公開”的原則，無功電價越來越受到重視，迫切要求有一種合理的無功定價方法。

由于無功的特殊性，其定價問題在理論上比較復(fù)雜?，F(xiàn)有的無定價方法主要有以下幾種 :

1)功率因素法

對于用戶來說，功率因素是反映無功使用的一個重要的信號。因此許多電力企業(yè)對于用戶和發(fā)電商制定一個標(biāo)準(zhǔn)的功率因素，來規(guī)定用戶和發(fā)電商的無功限制和責(zé)任。一般標(biāo)準(zhǔn)功率因素在0。85滯后到0。95超前之間。對于滿足一定要求的功率因素的用戶和發(fā)電機(jī)組不收取無功費(fèi)用，對于不滿足的則進(jìn)行懲罰。此方法簡單，在電力壟斷時期和電力市場的初期被廣泛采用;但其不能對節(jié)點(diǎn)電壓控制進(jìn)行價值評估，因此不適于在成熟電力市場中采用。

2)邊際無功電價法

利用短期邊際成本計(jì)算有功無功電價的方法。邊際電價的計(jì)算通常是采用求解最優(yōu)潮流方法。其數(shù)學(xué)模型采用有功網(wǎng)損、有功發(fā)電成本最小或有功無功綜合發(fā)電成本最小為目標(biāo)函數(shù)，以潮流方程為約束進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，潮流方程的拉格朗日乘子就為相應(yīng)的有功邊際成本和無功邊際成，根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論即為該節(jié)點(diǎn)的有功無功實(shí)時電價。邊際電價的計(jì)算由于是求解一個非線性的優(yōu)化問題，所以其計(jì)算復(fù)雜、計(jì)算量大、求解時間長且不易收斂，往往難以求得最優(yōu)解;因而在大規(guī)模電力系統(tǒng)中應(yīng)用有一定的困難。邊際電價計(jì)算可以清楚地分出無功傳送的費(fèi)用，但卻忽略了投資費(fèi)用、運(yùn)行管理費(fèi)用、風(fēng)險管理和機(jī)會費(fèi)用等其他各項(xiàng)無功成本。因此，實(shí)時電價計(jì)算得到的總成本收入可能會與系統(tǒng)總的運(yùn)行成本有一定的差距，無法保證成本的合理回收。

3)無功潮流跟蹤法

此法從潮流或狀態(tài)估計(jì)開始，從發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)找出發(fā)電機(jī)對無功負(fù)荷的貢獻(xiàn)。此方法能夠明確每個負(fù)荷究竟使用了哪個電源提供的多少無功，從而根據(jù)這些電源的無功生產(chǎn)成本確定無功電價。但當(dāng)存在線路并聯(lián)或網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的情況，大規(guī)模電力系統(tǒng)中的無功潮流是很復(fù)雜的，進(jìn)行潮流跟蹤就會變得十分困難，有時甚至根本無法進(jìn)行。kirschen提出的功率貢獻(xiàn)因子法，根據(jù)潮流結(jié)果對系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行分區(qū)，得出系統(tǒng)的有向狀態(tài)圖，最后在圖上進(jìn)行計(jì)算，得出發(fā)電機(jī)對負(fù)荷的貢獻(xiàn)。圖論法根據(jù)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣確定順流組成分析路徑，根據(jù)潮流計(jì)算分別算出線路和負(fù)荷對節(jié)點(diǎn)潮流的汲取因子矩陣，得出發(fā)電機(jī)對負(fù)荷的貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)因子法和圖論法不能處理網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)流和發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。潮流跟蹤]法，使用的是平均潮流，缺乏準(zhǔn)確性。

4)無功調(diào)整因子法

無功調(diào)整因子法適用于某些垂直管理的電力企業(yè)和集中的電力聯(lián)營市場。此方法不再限制用戶的功率因素，允許用戶按節(jié)點(diǎn)無功電價自由消耗無功，用戶無功的費(fèi)用依賴于其無功的消耗。它是通過無功調(diào)整因子來反映無功電價的，用戶的無功費(fèi)用就是當(dāng)?shù)氐臒o功調(diào)整因子和其無功消耗的乘積。無功調(diào)整因子高的地區(qū)表明該地區(qū)無功缺乏，為此用戶需要付出更高的無功費(fèi)用。此方法沒有區(qū)分無功傳送和發(fā)電機(jī)無功控制費(fèi)用，僅通過一個復(fù)合的功率調(diào)整因子收費(fèi)。對于長距離的雙邊合同交易來說，可能導(dǎo)致定價的不公平。

5)微增平均法

此方法是比較交易前后兩次潮流下的每次交易的無功損耗的增量。對于一系列的交易，每次交易都進(jìn)行一次潮流計(jì)算或最優(yōu)潮流計(jì)算。對于同時發(fā)生的交易，將重復(fù)多次計(jì)算潮流或最優(yōu)潮流，它將包含所有的交易。無功損耗的平均值代表了每次交易的無功損耗的比例。每次交易的無功消耗由它的總的無功負(fù)荷和相應(yīng)的無功損耗來代替。微增平均法只適用于只存在雙邊交易的電力市場。而且對于同時交易，此方法的計(jì)算是十分耗時的，不利于促進(jìn)交易的發(fā)展。

電力市場中的參與者是多元的利益主體一一各個獨(dú)立經(jīng)營的電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用戶。它們是相互平等的、自主的，在市場中允許買賣雙方的多方選擇。電力市場的目標(biāo)和約束都具有一定的柔性。

電力市場各參與者的新特點(diǎn):

電廠:激勵改善經(jīng)營管理，提高生產(chǎn)率，陽氏成本，增加競爭活力。

用戶:從一個固定的、被動的、沒有理性和協(xié)作性的受控終端轉(zhuǎn)化成有理性、具有能動性和主動性的市場參與者，對自己如何用電有自主的選擇權(quán)。

電網(wǎng):未來的輸配電網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)公司，在電力市場中處于樞紐地位，扮演一個全新的角色，除了保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行外，還將作為電力市場的經(jīng)紀(jì)人。電網(wǎng)是電力交易中心。它要對所有參與者公平開放。在電力市場的競爭中，這些多元的利益主體既有激烈的沖突和碰撞，又實(shí)現(xiàn)了合作與協(xié)作。

電力市場具有一般市場的共性，即開放性、競爭性;它不僅要具備一個有序、成熟的市場的基本要素，即:①對所有市場參與者是公平的，保證網(wǎng)絡(luò)開放，擴(kuò)大自由選擇的權(quán)利;②市場交易必須是公開的，并加大透明度以便監(jiān)督;③市場必須建立有關(guān)的法令、法規(guī)，保證有規(guī)可循，公平競爭，不允許有特殊者。同時，它將受到電力系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的嚴(yán)格約束，即:電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本特性(安全性、經(jīng)濟(jì)性)，成本與電價的時空差別，電廠和電網(wǎng)、電網(wǎng)和用戶之間的沖突和協(xié)作等等?？傊?，電力市場也有它的特殊性，需要計(jì)劃和協(xié)調(diào)。

由于各國學(xué)者對電力市場中的無功電價問題研究起步較晚，理論上還不是守良成熟。確定無功電價要處理各種相互影響、制約的因素，必須協(xié)調(diào)多種相互關(guān)聯(lián)甚至相互矛盾的目標(biāo)函數(shù)，有很多因素尤其是服務(wù)定價難以從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度定義，也沒有形成一定的理論。但由于在電力市場中電壓控制及其無功服務(wù)的重要性九十年代以后國外學(xué)者對無功服務(wù)及其定價研究也較多。

大多文獻(xiàn)是基于OPF優(yōu)化模型，結(jié)合有功電價，或與有功電價算法而解耦得出無功電價 。