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(zé)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(yīng)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(xué)基金資助項目“輸電系統(tǒng)的狀態(tài)檢修和減

2、災(zāi)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(fēng)險損失。
　　2.提出了基于電價空間分布的分類預(yù)測模型和用于中長期電價模擬的復(fù)合預(yù)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(yù)測,降低了電價對時間的依賴程度,為中長期預(yù)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(fù)合預(yù)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(yīng)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(zé),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(fēng)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(fù)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(fēng)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(yīng)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(yù)期要求并產(chǎn)生相應(yīng)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(yīng)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,