李 蒙，董孝平，李俊華

(鄭州供電公司，河南 鄭州450052)

在傳統(tǒng)垂直一體化電力工業(yè)下，發(fā)電、輸電、配電環(huán)節(jié)隸屬于同一家電力公司，機(jī)組檢修計(jì)劃由電力調(diào)度中心在考慮電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上編制，并兼顧發(fā)電廠的檢修費(fèi)用.電力市場化改革后，電網(wǎng)公司和發(fā)電公司成為彼此獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，每家公司均以利益最大化為目標(biāo)，交易中心和發(fā)電公司在檢修計(jì)劃安排問題上的矛盾日益凸顯.一方面，發(fā)電公司希望自主安排機(jī)組檢修，盡可能減少期望電量收益;另一方面，交易中心需要對(duì)機(jī)組檢修進(jìn)行統(tǒng)一安排，以保證系統(tǒng)有足夠備用.因此，交易中心在制訂檢修計(jì)劃時(shí)，如何在保證系統(tǒng)安全性的同時(shí)兼顧發(fā)電公司之間的公平性，是亟待解決的問題.

電力系統(tǒng)中，輸電檢修與發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃的配合十分必要.例如發(fā)電機(jī)組檢修，該電廠的送出系統(tǒng)就可能需要隨著一起進(jìn)行檢修，機(jī)組檢修方式不同會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的輸電能力發(fā)生變化.輸電線路的檢修可能會(huì)改變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而改變系統(tǒng)的潮流［1］.

筆者針對(duì)電力市場環(huán)境下發(fā)輸電檢修的特點(diǎn)，引入獨(dú)立調(diào)度機(jī)構(gòu)(Independent System Operator，ISO)，提供了由ISO詳細(xì)安排發(fā)輸電檢修計(jì)劃的流程和方法.

1 電力市場下的發(fā)輸電檢修計(jì)劃

1.1 發(fā)電機(jī)檢修計(jì)劃

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的電源，系統(tǒng)的可靠性和必要的功率裕度都取決于發(fā)電機(jī)，因此發(fā)電機(jī)的檢修計(jì)劃的研究也先于輸電線路的檢修計(jì)劃.所以在發(fā)電檢修計(jì)劃中有著比較成熟的方法可以應(yīng)用于制訂發(fā)輸電檢修計(jì)劃，如意愿支付方案和檢修權(quán)方案.

電力市場環(huán)境下ISO對(duì)發(fā)電公司申報(bào)的機(jī)組檢修計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)或調(diào)整的機(jī)制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，以求同時(shí)保證系統(tǒng)的安全可靠性和發(fā)電公司間的公平性.基本思路如下:ISO要求每個(gè)發(fā)電公司在提交發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃的同時(shí)，申報(bào)維持其提交的檢修計(jì)劃不被ISO調(diào)整所愿意支付的費(fèi)用，即所謂的意愿支付(Willingness to Pay).這樣，當(dāng)發(fā)電公司所提交的檢修計(jì)劃引起系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性問題時(shí)，ISO可以基于每個(gè)發(fā)電公司申報(bào)的意愿支付確定調(diào)整發(fā)電公司檢修計(jì)劃的優(yōu)先次序，從而確保公平性［2－3］.

1.2 輸電線路檢修計(jì)劃

在美國聯(lián)邦能源管制委員會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)電力市場設(shè)計(jì)法案中提出［4］:輸電服務(wù)必須由獨(dú)立輸電服務(wù)商(Independent Transmission Provider，ITP)提供.ITP是一個(gè)擁有、控制或者管理輸電設(shè)備的公共事業(yè)公司，它為市場成員提供輸電服務(wù)，負(fù)責(zé)組織、管理電量市場和輔助服務(wù)市場的交易，并對(duì)雙邊交易進(jìn)行安全校核.為了保證市場交易的公正性，ITP必須完全獨(dú)立于其他市場成員，不能以任何方式參與其輸電服務(wù)區(qū)域內(nèi)及鄰近區(qū)域的電力市場中的交易.同時(shí)，ITP還要履行市場監(jiān)管、減小市場力、評(píng)估系統(tǒng)內(nèi)電力資源的長期充裕度、區(qū)域輸電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)等任務(wù).

由此可見，在成熟的電力市場中，輸電服務(wù)是獨(dú)立于發(fā)電公司的贏利性的企業(yè)，輸電企業(yè)也是要參與到電力市場的競爭和利潤分配中的，因此可以用與發(fā)電檢修計(jì)劃類似的方式去管理輸電檢修.

1.3 發(fā)輸電檢修計(jì)劃的協(xié)調(diào)

電力市場環(huán)境下，制訂發(fā)輸電設(shè)備檢修計(jì)劃時(shí)存在著經(jīng)濟(jì)性和可靠性的整體協(xié)調(diào)問題，因此檢修計(jì)劃應(yīng)按照以下2步來進(jìn)行:①發(fā)電公司申報(bào)所屬機(jī)組的預(yù)期檢修時(shí)段、電網(wǎng)提交輸電線路的預(yù)期檢修時(shí)段;②獨(dú)立調(diào)度機(jī)構(gòu)ISO在考慮系統(tǒng)整體安全性、經(jīng)濟(jì)性情況下對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào).前者需要發(fā)電公司對(duì)所屬機(jī)組的安全情況、檢修記錄、檢修成本運(yùn)行方針、長期電能報(bào)價(jià)策略、生產(chǎn)計(jì)劃以及燃料供應(yīng)等進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，并以本公司的預(yù)期利益最大來報(bào)修;電網(wǎng)公司則要根據(jù)輸電設(shè)備的歷史安全記錄和狀態(tài)監(jiān)測等情況，以考慮系統(tǒng)安全可靠性為前提，以設(shè)備檢修成本最小為策略提交輸電設(shè)備檢修時(shí)段.在發(fā)輸電元件報(bào)修已經(jīng)確定的情況下，各自產(chǎn)生的檢修費(fèi)用也已相應(yīng)確定.但是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，由發(fā)、輸電公司根據(jù)其自身利益最大分別提出的檢修安排，無論在經(jīng)濟(jì)上還是安全上都不一定是最優(yōu)的，有時(shí)甚至是沖突的，必須由獨(dú)立調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)可靠性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的原則來協(xié)調(diào)最終的發(fā)輸電設(shè)備檢修計(jì)劃［5］.

2 發(fā)輸電檢修計(jì)劃的制訂過程

2.1 計(jì)劃制訂的前提條件

在設(shè)計(jì)計(jì)劃時(shí)有幾個(gè)假設(shè):①每臺(tái)機(jī)組和每條線路每年要進(jìn)行一次檢修;②檢修計(jì)劃每年安排一次;③輸電電網(wǎng)由獨(dú)立輸電商管理.

2.2 計(jì)劃的總體流程

由ISO統(tǒng)一協(xié)調(diào)制定發(fā)輸電檢修計(jì)劃的總體流程如下:

1)所有的發(fā)電公司要根據(jù)其檢修費(fèi)用最低、電量損失期望最小、相對(duì)電量損失最小等原則確定其下一年每臺(tái)機(jī)組希望安排的檢修時(shí)間和希望此計(jì)劃不被調(diào)整的意愿支付的金額;所有的電網(wǎng)公司也要根據(jù)檢修費(fèi)用最低等傳輸裕度等原則確定其下一年每條線路希望安排的檢修時(shí)間和希望此計(jì)劃不被調(diào)整的意愿支付的金額.將計(jì)劃在每年11月30日之前提交給ISO.

2)ISO根據(jù)發(fā)電公司和電網(wǎng)提交的檢修時(shí)間和意愿支付，在保證電網(wǎng)的可靠性和安全運(yùn)行的前提下，并根據(jù)發(fā)電機(jī)組和輸電線路同時(shí)檢修的約束條件，按照意愿支付從高到低的順序安排下一年的檢修，對(duì)不滿足約束的將其調(diào)整到合適的時(shí)間進(jìn)行檢修.并在每年12月31日之前將安排好的檢修計(jì)劃返回給發(fā)電公司和電網(wǎng).

3)申請(qǐng)未被調(diào)整的發(fā)電機(jī)組和輸電線路的檢修計(jì)劃，按其申報(bào)的意愿支付金額支付給ISO，ISO在第二年年初，統(tǒng)計(jì)上一年被調(diào)整機(jī)組或線路因調(diào)整檢修計(jì)劃造成的損失情況，按損失的比例將收入的意愿支付金額補(bǔ)償給被調(diào)整的發(fā)電公司和電網(wǎng).

2.3 ISO處理過程

2.3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

ISO收到各個(gè)發(fā)電公司和電網(wǎng)公司的申請(qǐng)后，先將各個(gè)機(jī)組和線路統(tǒng)計(jì)成表1的形式.

表1 發(fā)電機(jī)組和線路的檢修信息

其中編號(hào)(名稱)是用名稱或編號(hào)表示各個(gè)機(jī)組和線路.類型(/)表示該元件是機(jī)組還是線路，檢修容量表示該機(jī)組或線路檢修后系統(tǒng)的可用容量的減少量，意愿支付表示對(duì)應(yīng)元件的意愿支付金額，相關(guān)元件號(hào)是指當(dāng)此元件檢修時(shí)其他被迫停運(yùn)的機(jī)組或線路，即應(yīng)該同時(shí)檢修的元件編號(hào).

之后ISO根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊统绷鞣治?，再得到?，表2表示的是各個(gè)機(jī)組和線路之間的相關(guān)性，表1中的相關(guān)元件號(hào)即由此表得到.

表2 機(jī)組和線路的相關(guān)性

對(duì)表2說明如下:表中的數(shù)字，例如第i行第j列的數(shù)字Pij，表示此數(shù)字對(duì)應(yīng)的線路Li檢修時(shí)，對(duì)應(yīng)的機(jī)組Gj最大出力.1表示可以出全力，即線路Li檢修對(duì)此機(jī)組Gj發(fā)電無影響;0表示無法出力，一般出現(xiàn)在Li為機(jī)組Gj的專用出線時(shí);之間表示在線路Li檢修時(shí)機(jī)組Gj出全力會(huì)導(dǎo)致其他某條線路過載，此數(shù)字的值表示機(jī)組Gj在保證沒有線路過載的情況下可能的最大出力占其本身最大出力的比例.

ISO通過判據(jù)Pij＜P0判斷線路Li與機(jī)組Gj的相關(guān)性，如果 Pij＜P0成立則線路 Li與機(jī)組Gj相關(guān)，否則不相關(guān).P0由所有機(jī)組最小出力的百分?jǐn)?shù)中最大的一個(gè)決定，例如某臺(tái)機(jī)組最小出力高于其他所有機(jī)組，為60%，則取 P0=0.6，這樣當(dāng) Pij＜0.6時(shí)認(rèn)為機(jī)組Gj無法運(yùn)行，線路Li與機(jī)組Gj應(yīng)同時(shí)檢修，并將Li和Gj記為相關(guān)元件，并在表1中Li的相關(guān)元件號(hào)中填入Gj，Gj的相關(guān)元件號(hào)中填入Li.對(duì)于1＜Pij＜P0的機(jī)組要壓出力運(yùn)行，使其最高出力只能為P0，Pij～P0之間的出力能力不計(jì)入系統(tǒng)的備用，對(duì)此機(jī)組壓出力期間的運(yùn)行損失在最后統(tǒng)一補(bǔ)償［6－7］.

2.3.2 流程處理

在制定好發(fā)電機(jī)組和線路的檢修信息表及機(jī)組和線路的相關(guān)性表2個(gè)表格之后，ISO按照相應(yīng)的流程進(jìn)行處理.

首先將所有的檢修申請(qǐng)標(biāo)記為“未處理”，然后檢查“未處理”的意愿支付最高的一項(xiàng)申請(qǐng)的檢修容量是否小于申請(qǐng)時(shí)段所允許的檢修裕度，如果不滿足則標(biāo)記為“不可行”，如果滿足則檢查是否存在相關(guān)的L或G，如果有，再檢查相關(guān)的L或G同時(shí)檢修后系統(tǒng)是否滿足可靠性和足夠的備用等要求.如果不滿足則標(biāo)記為“不可行”，如果滿足則將此申請(qǐng)的元件和相關(guān)的L或G同時(shí)安排在申請(qǐng)的時(shí)段檢修，并都標(biāo)記為“已處理”，然后從頭開始再搜索是否存在“未處理”的申請(qǐng).當(dāng)不存在“未處理”的申請(qǐng)時(shí)，搜索是否存在“不可行”的申請(qǐng)，并將所有“不可行”的檢修申請(qǐng)按照等備用準(zhǔn)則或其他準(zhǔn)則安排到其他可行的時(shí)段進(jìn)行檢修.

計(jì)劃定好后，所有檢修申請(qǐng)未被調(diào)整的發(fā)電機(jī)組和輸電線路，將其申報(bào)的意愿支付金額支付給ISO，ISO在第二年年初，統(tǒng)計(jì)上一年的被調(diào)整機(jī)組或線路因調(diào)整檢修計(jì)劃造成的損失情況，以及由于線路檢修無法滿發(fā)的機(jī)組壓出力造成的損失，按損失量之間的比例將收入的意愿支付金額補(bǔ)償給機(jī)組和輸電線路所屬的發(fā)電公司和電網(wǎng).具體流程如圖1所示.

圖1 ISO處理流程圖

圖中*表示可用檢修裕度，指系統(tǒng)實(shí)際的檢修裕度減去已安排的機(jī)組或線路的檢修容量;＊＊表示系統(tǒng)要求包括保證系統(tǒng)的可靠性，指系統(tǒng)要有足夠的備用和線路傳輸裕度等.

3 結(jié)語

針對(duì)現(xiàn)代電力市場環(huán)境下的發(fā)輸電檢修，通過借鑒發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃的制訂經(jīng)驗(yàn)，并考慮到發(fā)電機(jī)組和輸電線路之間的關(guān)系，制訂了一種電力市場下的發(fā)輸電協(xié)調(diào)檢修計(jì)劃機(jī)制.該方法以各個(gè)機(jī)組的意愿支付為基礎(chǔ)，通過對(duì)檢修的機(jī)組和線路之間的相關(guān)性列表進(jìn)行比較，并參考檢修權(quán)方法中對(duì)申請(qǐng)的處理方法制訂了處理流程.

方法在考慮線路檢修對(duì)機(jī)組的影響時(shí)，只考慮了一條線路檢修對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響，沒有考慮到在一條線路的檢修已經(jīng)確定的情況下，如果還要安排另一條線路檢修時(shí)發(fā)電機(jī)組的出力能力會(huì)受到怎樣的影響，這是下一步研究的課題.

［1］舒雋，張粒子，黃弦超.市場環(huán)境下中長期發(fā)輸電協(xié)調(diào)檢修計(jì)劃優(yōu)化［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(2):27－31.

［2］王健，文福拴，楊仁剛.電力市場環(huán)境下發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃調(diào)整機(jī)制初探［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28(7):30－34.

［3］朱峰.轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)情況下發(fā)電機(jī)組檢修審批機(jī)制初探［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31(24):25 －28.

［4］王斌，江健健，康重慶，等.美國標(biāo)準(zhǔn)電力市場的主要設(shè)計(jì)思想及其對(duì)我國電力市場設(shè)計(jì)的啟迪［J］.電網(wǎng)計(jì)劃，2004，28(16):21 －26.

［5］丁明，馮永青.發(fā)輸電設(shè)備聯(lián)合檢修安排模型及算法研究［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24(5):18 －23.

［6］丁明，馮永青.基于廣義奔德斯分解法的電力市場發(fā)輸電檢修計(jì)劃［D］.安徽:合肥工業(yè)大學(xué)，2002.

［7］魏少巖，徐飛，閻勇.輸電線路檢修計(jì)劃模型［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30(17):41 －49.