风电波动成本分摊方法

在节能减排的时代背景下，风电装机规模不断增大。同时，由于风电出力具有显著的波动性和不确定性，系统内其他可调常规机组需要采取频繁启停、调整出力以及预留足够的备用容量等方式保证系统中的电力供需平衡，这对系统运行经济性产生影响，由此形成了风电接纳成本。

风电出力波动性的定义为风电出力随时间推移而不断变化的特性；风电出力不确定性的定义为风电出力的不可预测性，即风电实际出力与风电预测出力之间存在偏差。因此，定义不确定成本为风电出力不确定性给电网运行带来的额外成本，风电波动成本为由于风电波动性特征的存在导致风电并网后给电网运行带来的附加成本。

目前，关于风电波动成本的研究主要有2种思路：一种是基于仿真或者历史数据的统计分析；另一种是基于优化调度的场景分析。前者存在计算所需数据量大、计算结果物理意义不明确等不足，近年来学者们更倾向于采用后者量化风电波动成本。

在计算风电波动成本时，计算结果应当剥离风电本身的能源价值，对风电波动成本的计算不能忽视“系统中的负荷需求也是波动变化的”这一事实，其在前人所提风电恒等出力等效场景模型的基础上，提出等电量顺负荷法的风电出力等效场景构造方法，从优化调度的角度出发，计算有、无风电并网场景下系统总运行成本之差，求得风电波动成本。该方法既能够有效剥离风电的能源价值和波动成本，又符合电力生产要跟踪负荷波动的现实需求。但事实上，由于多风电场出力的平滑效应，多风电场作为一个整体出力时的波动成本小于各风电场单独并网所造成的波动成本之和。平滑效应的存在，一方面使得风电波动成本计算只适用于计算系统总风电波动成本，另一方面使得各风电场之间对波动成本的影响复杂交错，给系统总风电波动成本在各风电场之间的合理分摊造成困难。目前基于等电量顺负荷法的风电波动成本计算主要应用于风电品质区分，尚未应用于风电波动成本分摊。从平滑效应减少风电波动成本的角度出发，将减少的风电波动成本作为风电场群集群出力产生的收益，并基于Shapley值法分配该收益。目前关于风电波动成本有效分摊的研究较缺乏。然而，风电波动成本分摊对风电规划、衡量各风电场的潜在能源价值、评估风电并网对系统辅助服务和安全运行的影响都有着重要的意义。

风电波动成本在系统优化调度运行的基础上进行计算，反映的是所有并网风电同时上网所引起的系统运行成本的增加。当系统并网风电场数量不止1座时，将需要考虑系统总风电波动成本在各风电场之间进行合理分摊的问题。不同风电场的出力特性与并网容量不尽相同，这使得各风电场对系统运行的影响也不同。风电波动成本分摊应当充分考虑各风电场的现实差异，使成本分摊方法更加公正，这有利于引导风电场的规划建设更加合理，促进含风电电力系统健康发展。

并网的各风电场相互之间存在一定的平滑效应。多风电场群出力的波动一般小于各风电场出力的波动。由于风电场出力之间存在平滑效应，各风电场出力之间相反方向的波动过程会减少甚至消弭对方的波动，使得电网中的电力供应波动减缓，系统运行成本相应下降。且含多风电场系统总风电波动成本并不等于各风电场单独并网波动成本之和，这给波动成本分摊机制的制定带来困难。

各风电场出力之间的影响交错复杂，因此需要为量化各风电场出力波动对系统的影响提供一个基准参考。由于风电波动成本来源于风电场出力波动与负荷需求波动之间的不匹配，因此分摊时也应对此进行充分考虑。鉴于此，制定风电波动成本分摊机制时，应当充分遵循“同一系统中，所有参与风电场并网发电的运营商都应承担跟踪负荷波动的任务”的前提，将系统负荷需求曲线作为确定各风电场波动成本分摊份额的依据。

在进行成本分摊时，首先进行等电量顺负荷等效，并以其各自的等效曲线作为确定成本分摊份额的参考依据；然后利用波形相似性理论，度量各风电场实际出力曲线与其等效出力曲线的差异，并以此求取各风电场因出力波动未能有效跟踪负荷波动所应承担的风电波动成本分摊份额。