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作者:清能互联 咨询部
上篇提到的非市场辅助服务作为“长期保险”,为系统提供刚性安全保障。然而,新能源高渗透导致电网运行环境日趋复杂,频率波动常态化。此背景下,调节FCAS和应急FCAS两类市场辅助服务凭借灵活、高频的调节能力,成为维持电力系统日常可靠运行的中坚力量。
本篇将聚焦于调节FCAS,为读者系统介绍其核心功能、运行机制、市场申报方式以及出清前的预处理流程。
调节FCAS负责在日常运行中,通过AGC系统持续修正由供需微小失衡引起的频率偏差,确保系统频率维持在49.85Hz~50.15Hz。其功能类似于国内的调频辅助服务。但与国内不同,NEM将此服务细分为向上调节(Raise)和向下调节(Lower)两种独立的市场产品。
NEM允许传统发电商、新能源、综合资源提供商(IRP)、市场用户乃至需求响应服务商(DRSP)代理的负荷参与调节FCAS市场。但需要注意的是,主体必须要满足以下3个条件:
是按照报价参与集中调度的资源,自调度资源除外;
接入AGC系统,能接收并响应4s一次的AGC指令;
定期参与AEMO的测试。
调节FCAS与电能量在同一时间框架下交易,通过市场竞价的方式实现资源的最优配置。其核心流程在于信息披露、市场申报、预调度、实时调度与出清以及结算。
为提升FCAS的市场透明度,AEMO定期公开发布频率控制性能和市场运行状况报告,帮助市场主体及时了解频率控制需求,并进行交易决策。
表1 FCAS市场信息披露表
注:AEMO既要考虑整个市场的频率调节,还要为某些区域因网络约束或安全要求等因素配备本地资源实现快速响应,维护频率稳定,因此区分FCAS全局需求和本地需求。
与现货市场申报类似,调节FCAS申报同样包括两个阶段:
物理边界申报(T-2日12:30前)
此阶段的核心是定义机组提供FCAS的能力边界,即著名的“FCAS梯形图”(FCAS Trapezium)。如图1所示,常规资源的梯形图内包含响应拐点、启用上下限以及最大可用容量(Max Availability)等关键指标。
图1 调节FCAS梯形图
(资料来源:FCAS Model in NEMDE)
这个梯形图并非孤立存在,而是深刻反映了电能量调度与调节FCAS供给之间的动态竞争与权衡关系。
其核心逻辑在于,梯形图定义了在任何给定的电能量调度水平(横轴)下,机组能够提供的最大FCAS容量(纵轴)。通常,当机组出力接近其技术上下限时,其可提供的调节能力会相应减小。
该模型具备良好扩展性,可以适用于不同类型资源:
常规机组:遵循标准梯形图逻辑。
仅参与辅助服务市场的机组:梯形图为一条垂直线
双向单元(如储能): NEM通过允许其在充、放电两种模式下分别或同时申报调节服务,为这种灵活性提供了清晰的商业化路径。这使得储能运营商可以根据对电能量和辅助服务价格的预判,提交复杂的组合报价策略。
图2 仅充电模式下的调节FCAS梯形图
(资料来源:FCAS Model in NEMDE)
图3 充放电组合的向上调节FCAS梯形图
(资料来源:FCAS Model in NEMDE)
价格意愿申报(T-1日12:30前)
与现货报价遵循相同的规则,市场主体需要在T-1交易日12:30之前,对T+0日向上调节FCAS和向下调节FCAS分别报价,每个交易间隔包含最多10个价格区间。
申报价格:每个价格区间所对应的价格(单位为$/MWh),全天保持不变。其经济含义为市场主体愿意提供特定调节FCAS的最低价格。报价上限与电能量市场相同,但是报价下限为0。
可用容量:每个交易间隔对应价格区间下,可提供的向上调频容量/向下调频容量(MW)。
在实时调度前,市场主体同样可以进行重新投标,要求与现货规则一致,仅可修改前述技术参数。FCAS投标或重新投标,均需真实反映机组的技术特性和实际响应能力。
调节FCAS与电能量在预出清与实时调度中均通过NEMDE算法进行联合出清(Co-optimization)。但在优化求解前,系统会执行报价预处理与需求确定:
报价预处理包括梯形图动态调整和前置校验两个环节:
调节FCAS梯形图调整(FCAS Trapezium Scaling)
为确保调度指令的可执行性,AMEO在出清计算前会根据实时遥测数据,对机组申报的FCAS梯形图进行缩放调整,选取更严格的约束作为优化边界,将申报的技术参数压缩在设备实时技术限制范围内。
如下表所示共3种调整类型:
表2:梯形图调整分类表
启用前置条件核验
在得到“有效梯形图”后,AEMO会基于这个缩放后的梯形图来检查资源是否满足被启用(enabled)的条件,校验主要从可用容量及报价有效性、技术参数合规、资源初始状态、AGC控制校验、能量约束等五个方面展开。
调节FCAS需求确定
作为一个区域市场,NEM调节FCAS的需求并非按照全局进行单一设置,而是与其分控制区进行频率管理模式相耦合。
NEM在运行上分为两个控制区域:
大陆主网(Mainland): 包含昆士兰、新南威尔士、维多利亚和南澳四个州,形成一个巨大的同步交流电网。
塔斯马尼亚(Tasmania): 作为一个独立的同步区域,通过Basslink高压直流联络线(HVDC)与大陆主网异步相连。
由于存在多个独立的控制区域,NEM采用了“分区控制”的频率控制模式,调节FCAS的需求也相应地被分层、分区域设定,以确保每个控制区都有足够的调节资源来保障电网运行安全。
对于全局与NEM mainland,需求采用基准+动态调整的模式:
基准需求:向上调节130MW,向下调节120MW。这是为应对系统常规、高频的供需扰动,将ACE维持在零点附近而设定的基础调节余量。
动态调整:当频率的长期累积偏差导致时间误差超出阈值(±1.5秒),控制系统会进入“时间校正”模式。此时,需求量会动态增加(每秒增加60MW,上限250MW),为AGC执行主动纠偏控制提供必要的额外调节深度。
对于塔斯马尼亚州:由于其异步联网,且电网较小、惯量较低,AEMO为其设置一个更为稳健的固定需求值(50MW)。
需要注意的是,当出现局部网络约束时,系统会通过约束方程定义局部调节需求,来进行精细化控制,确保在AGC拥有解决局部问题的、指定位置的调节资源。
调节FCAS优化出清的“输入数据”已经具备,那么与电能量联合出清过程中,如何协调二者容量关系,实现电力供需平衡与频率稳定双目标?以及调节FCAS结算与成本分摊机制该如何设计,以兼顾效率与公平?我们将在下篇为您揭晓。
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