電力市場環(huán)境下發(fā)電機組檢修規(guī)劃策略研究.pdf

1、電力工業(yè)市場化改革,產(chǎn)生了追求效益最大化的發(fā)電廠商和負責系統(tǒng)運行的獨立調(diào)度機構(gòu)ISO(Independent system operator)等市場主體,機組檢修規(guī)劃模式應由以系統(tǒng)運行為中心轉(zhuǎn)向在發(fā)電廠商效益和系統(tǒng)運行之間取得均衡,傳統(tǒng)策略不再適用,迫切需要開發(fā)新的規(guī)劃模型。本文作為國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃專項資助項目“電力市場對電力系統(tǒng)運行可靠性的影響研究(2004CB217905)”和國家自然科學基金資助項目“輸電系統(tǒng)的狀態(tài)檢修和減

2、災搶修策略研究(50807043)”的一部分,集中對市場環(huán)境下發(fā)電機組檢修規(guī)劃及相關(guān)問題進行了研究,主要內(nèi)容和研究結(jié)論如下:
　　1.提出了基于浴盆曲線失效模式的發(fā)電機組故障率函數(shù),相關(guān)參數(shù)通過歷史運行數(shù)據(jù)采用最小二乘擬合方法得到,基于此可確定機組可用度并估計用于更新破損元件的期望費用支出。對比發(fā)電廠商和整個系統(tǒng)的機組檢修安排可知,與以固定強迫停運率描述機組故障的運行-故障兩狀態(tài)模型相比,該模型更符合機組運行實際,反映了故障率和可

3、用度隨時間變化情況,可用于評估其突然故障對發(fā)電廠商或系統(tǒng)運行帶來的風險損失。
　　2.提出了基于電價空間分布的分類預測模型和用于中長期電價模擬的復合預測模型,以分析規(guī)劃期內(nèi)的發(fā)電廠商成本/效益水平。前者根據(jù)影響電價分布的各市場因素,利用鄰近點和支撐向量機技術(shù)對未來時段電價進行分類并分別預測,降低了電價對時間的依賴程度,為中長期預測提供了有效思路。同時,建立了結(jié)合ARMA-ARCH時間序列模型和跳躍模型的復合預測模型,分別用來描述電

4、價變化的自回歸特性、異方差特性和所對應的尖峰電價,算例表明其可有效描述電價變化,適用于電價中長期模擬。
　　3.機組檢修規(guī)劃模式與市場機制、系統(tǒng)容量充裕度密切相關(guān)。對于容量充裕度較低系統(tǒng),提出了由 ISO統(tǒng)一安排、以包括可靠性成本、發(fā)電成本、機組更新費用和檢修費用在內(nèi)的系統(tǒng)運行成本最小為目標的規(guī)劃模型;對于容量充裕度較高、市場機制成熟系統(tǒng),基于發(fā)電廠商和ISO的不同職責,提出了兩步驟規(guī)劃模式:首先各發(fā)電廠商根據(jù)所處市場環(huán)境及機組運

5、行情況,以其效益最優(yōu)確定檢修計劃并提交至 ISO;然后由ISO協(xié)調(diào)各機組檢修時段并合理分攤調(diào)整費用,確保系統(tǒng)運行可靠。
　　4.基于日前能量市場,構(gòu)建了考慮機組故障和市場電價波動兩種風險因素的發(fā)電廠商的最優(yōu)規(guī)劃模型,確保其規(guī)劃期內(nèi)的經(jīng)濟效益最優(yōu),并擴展至包括雙邊合同、日前市場和備用市場的復雜市場模式,考慮相關(guān)約束條件后,采用遺傳算法和線性規(guī)劃方法相結(jié)合思想求解。算例表明,所述模型可規(guī)避相關(guān)風險損失,確保發(fā)電廠商的效益最優(yōu)。由于并未

6、考慮供求平衡、備用等系統(tǒng)運行約束,所得檢修時段應由 ISO協(xié)調(diào)后才能賦予實施。
　　5.提出了基于運行成本分析的系統(tǒng)機組檢修的迭代調(diào)整策略。各發(fā)電廠商將檢修計劃提交至ISO,ISO判斷其是否滿足預期要求并產(chǎn)生相應調(diào)整信號,若滿足,則得到最終檢修安排并將調(diào)整費用按負荷分攤至各用戶,否則將調(diào)整信號傳遞至各發(fā)電廠商,并在其規(guī)劃目標中以調(diào)整成本形式加以考慮,促使各發(fā)電廠商重新規(guī)劃其檢修時段。算例仿真結(jié)果表明,經(jīng)過幾次迭代即可獲得滿足雙方要

7、求的、可行的檢修計劃,在發(fā)電廠商經(jīng)濟效益和系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟運行之間取得均衡,同時用戶也樂意支付相應調(diào)整費用以獲得更優(yōu)的可靠性水平。
　　6.提出了基于市場競爭的發(fā)電機組檢修協(xié)調(diào)機制。首先各發(fā)電廠商評估其機組在不同窗口檢修的成本/效益,確定其檢修競價費用并提交至 ISO;然后,根據(jù)各發(fā)電廠商的檢修競價費用,ISO確定其滿意度并構(gòu)建了包括機組競價費用、滿意度和系統(tǒng)充裕度在內(nèi)的多目標協(xié)調(diào)規(guī)劃模型;最后,根據(jù)“誰獲益、誰支付”的市場原則,給

8、出了基于最終滿意度水平的費用分攤機制。算例仿真結(jié)果表明,該方法簡單、透明、公平,保證了各時段的系統(tǒng)充裕度;同時各發(fā)電廠商或者獲得滿意的檢修窗口,或者獲得一定經(jīng)濟補償,確保了檢修計劃的順利實施。
　　發(fā)電機組檢修安排,不僅影響各發(fā)電廠商的經(jīng)濟效益,也是確保系統(tǒng)安全運行和市場穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,本文對該問題進行了深入分析,提出了適合于不同市場發(fā)展階段和不同系統(tǒng)充裕度水平的檢修規(guī)劃模式,在檢修理論和市場實際運行上提出了一些新觀點和模型,