发电侧无功成本与定价研究

　　（4）设备磨损
　　上述损害机理也会缩短发电机的主要设备的使用寿命。虽然，并非所有设备更换都与负荷和功率因数有关，但大部分问题与发电机和负载有关。
　　（5）风险管理
　　无功出力的增加，也会使失去发电机组的概率增加，造成非常大的费用，即无功风险费用，但这部分费用比较难以评估。需要研究无功容量和无功出力对发电机可靠性的影响。[FS:PAGE]

3 发电厂的无功生产成本
　　长期以来，发电机的无功功率生产成本一直都被认为近似等于零而忽略，其中一个主要的原因是电机的无功生产几乎不导致任何额外的燃料费用。实际上，不管发电机是否发出无功功率都会引起无功生产/备用成本。发电机组无功电能生产成本主要有三部分组成：投资成本、机会成本、可变成本。
3.1 投资成本
　　实际上，发电机组的投资成本是以有功容量为依据计算的，以元/MW为单位。然而，发电机组不仅生产有功电能P，而且也生产无功电能Q。因此，用视在功率容量S进行投资成本分析更加切合实际^[3]。当有功容量投资成本给定时，投资成本可以视在功率描述为：
 
　　当机组投资成本计入无功市场时，上式可用于无功投资成本分析。
3.2 机会成本
　　如图1所示，发电机的有功和无功输出要受发电机的励磁电流（a-b段）、电枢电流（b-c段）和欠励磁（c-d段）约束。假设发电机当前的有功输出为p*，则相应的无功输出必须在之间。可见，发电机的无功支持容量是随着有功输出水平而变化的。

　　在经济运行条件下，发电机组应工作在有功输出力上限p_max，当系统要求发电机组增加其无功容量时，有功出力应向下调整，例如，下调到p^*。对于发电机的无功功率发电成本，可以认为是一种机会成本，也即无功功率的生产导致有功功率生产能力的下降，从而影响了发电机通过生产有功功率来获取的利润额。从原理上看，发电机无功机会成本的计算比较复杂，要根据电力市场中实时的有功供需关系等信息得出。为了简化起见，提出了一个新的计算方法，即认为无功机会成本是该发电机因输出无功功率而损失的有功功率发电容量所对应的利润^[4]。如果忽略原动机的出力极限，并假设，该机会成本可以近似表示如下：
 
其中 S_Gi,max为发电机的额定视在功率；Q_Gi为发电机的无功功率出力；k为发电机有功功率生产的利润，一般在5％～10。从上式可以看到，不管发电机发出还是吸收无功功率都会有无功功率的机会成本。 
3.3 可变成本
　　发电机组的可变成本指发电机和升压变压器中由无功电能引起的有功电能损耗。从系统角度看，升压变压器高压侧的有功电能、无功电能、电压决定了发电机组的特性。当机组有功输出、升压变压器高压侧电压、升压变压器档位一定时，无功电能与有功损耗具有图2所示的近似二次函数关系