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，機組檢修計劃由電力調(diào)度中心在考慮電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上編制，并兼顧發(fā)電廠的檢修費用.電力市場化改革后，電網(wǎng)公司和發(fā)電公司成為彼此獨立的經(jīng)濟實體，每家公司均以利益最大化為目標，交易中心和發(fā)電公司在檢修計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，交易中心需要對機組檢修進行統(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劃時，如何在保證系統(tǒng)安全性的同時兼顧發(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)電機組檢修計劃的配合十分必要.例如發(fā)電機組檢修，該電廠的送出系統(tǒng)就可能需要隨著一起進行檢修，機組檢修方式不同會使整個系統(tǒng)的輸電能力發(fā)生變化.輸電線路的檢修可能會改變系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，從而改變系統(tǒng)的潮流［1］.

筆者針對電力市場環(huán)境下發(fā)輸電檢修的特點，引入獨立調(diào)度機構(gòu)(Independent System Operator，ISO)，提供了由ISO詳細安排發(fā)輸電檢修計劃的流程和方法.

1 電力市場下的發(fā)輸電檢修計劃

1.1 發(fā)電機檢修計劃

發(fā)電機是電力系統(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，因此發(fā)電機的檢修計劃的研究也先于輸電線路的檢修計劃.所以在發(fā)電檢修計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對發(fā)電公司申報的機組檢修計劃進行協(xié)調(diào)或調(diào)整的機制進行了較為系統(tǒng)的研究，以求同時保證系統(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要求每個發(fā)電公司在提交發(fā)電機組檢修計劃的同時，申報維持其提交的檢修計劃不被ISO調(diào)整所愿意支付的費用，即所謂的意愿支付(Willingness to Pay).這樣，當發(fā)電公司所提交的檢修計劃引起系統(tǒng)運行的安全可靠性問題時，ISO可以基于每個發(fā)電公司申報的意愿支付確定調(diào)整發(fā)電公司檢修計劃的優(yōu)先次序，從而確保公平性［2－3］.

1.2 輸電線路檢修計劃

在美國聯(lián)邦能源管制委員會發(fā)布的標準電力市場設(shè)計法案中提出［4］:輸電服務(wù)必須由獨立輸電服務(wù)商(Independent Transmission Provider，ITP)提供.ITP是一個擁有、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)，負責組織、管理電量市場和輔助服務(wù)市場的交易，并對雙邊交易進行安全校核.為了保證市場交易的公正性，ITP必須完全獨立于其他市場成員，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，ITP還要履行市場監(jiān)管、減小市場力、評估系統(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)電檢修計劃類似的方式去管理輸電檢修.

1.3 發(fā)輸電檢修計劃的協(xié)調(diào)

電力市場環(huán)境下，制訂發(fā)輸電設(shè)備檢修計劃時存在著經(jīng)濟性和可靠性的整體協(xié)調(diào)問題，因此檢修計劃應(yīng)按照以下2步來進行:①發(fā)電公司申報所屬機組的預期檢修時段、電網(wǎng)提交輸電線路的預期檢修時段;②獨立調(diào)度機構(gòu)ISO在考慮系統(tǒng)整體安全性、經(jīng)濟性情況下對檢修計劃進行協(xié)調(diào).前者需要發(fā)電公司對所屬機組的安全情況、檢修記錄、檢修成本運行方針、長期電能報價策略、生產(chǎn)計劃以及燃料供應(yīng)等進行詳細評估，并以本公司的預期利益最大來報修;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)備檢修時段.在發(fā)輸電元件報修已經(jīng)確定的情況下，各自產(chǎn)生的檢修費用也已相應(yīng)確定.但是對整個系統(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)濟上還是安全上都不一定是最優(yōu)的，有時甚至是沖突的，必須由獨立調(diào)度機構(gòu)根據(jù)可靠性與經(jīng)濟性統(tǒng)一的原則來協(xié)調(diào)最終的發(fā)輸電設(shè)備檢修計劃［5］.

2 發(fā)輸電檢修計劃的制訂過程

2.1 計劃制訂的前提條件

在設(shè)計計劃時有幾個假設(shè):①每臺機組和每條線路每年要進行一次檢修;②檢修計劃每年安排一次;③輸電電網(wǎng)由獨立輸電商管理.

2.2 計劃的總體流程

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

1)所有的發(fā)電公司要根據(jù)其檢修費用最低、電量損失期望最小、相對電量損失最小等原則確定其下一年每臺機組希望安排的檢修時間和希望此計劃不被調(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間和希望此計劃不被調(diào)整的意愿支付的金額.將計劃在每年11月30日之前提交給ISO.

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

3)申請未被調(diào)整的發(fā)電機組和輸電線路的檢修計劃，按其申報的意愿支付金額支付給ISO，ISO在第二年年初，統(tǒng)計上一年被調(diào)整機組或線路因調(diào)整檢修計劃造成的損失情況，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

ISO收到各個發(fā)電公司和電網(wǎng)公司的申請后，先將各個機組和線路統(tǒng)計成表1的形式.

表1 發(fā)電機組和線路的檢修信息

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

之后ISO根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲分析和潮流分析，再得到表2，表2表示的是各個機組和線路之間的相關(guān)性，表1中的相關(guān)元件號即由此表得到.

表2 機組和線路的相關(guān)性

對表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)字對應(yīng)的線路Li檢修時，對應(yīng)的機組Gj最大出力.1表示可以出全力，即線路Li檢修對此機組Gj發(fā)電無影響;0表示無法出力，一般出現(xiàn)在Li為機組Gj的專用出線時;之間表示在線路Li檢修時機組Gj出全力會導致其他某條線路過載，此數(shù)字的值表示機組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與機組Gj的相關(guān)性，如果 Pij＜P0成立則線路 Li與機組Gj相關(guān)，否則不相關(guān).P0由所有機組最小出力的百分數(shù)中最大的一個決定，例如某臺機組最小出力高于其他所有機組，為60%，則取 P0=0.6，這樣當 Pij＜0.6時認為機組Gj無法運行，線路Li與機組Gj應(yīng)同時檢修，并將Li和Gj記為相關(guān)元件，并在表1中Li的相關(guān)元件號中填入Gj，Gj的相關(guān)元件號中填入Li.對于1＜Pij＜P0的機組要壓出力運行，使其最高出力只能為P0，Pij～P0之間的出力能力不計入系統(tǒng)的備用，對此機組壓出力期間的運行損失在最后統(tǒng)一補償［6－7］.

2.3.2 流程處理

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

首先將所有的檢修申請標記為“未處理”，然后檢查“未處理”的意愿支付最高的一項申請的檢修容量是否小于申請時段所允許的檢修裕度，如果不滿足則標記為“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.如果不滿足則標記為“不可行”，如果滿足則將此申請的元件和相關(guān)的L或G同時安排在申請的時段檢修，并都標記為“已處理”，然后從頭開始再搜索是否存在“未處理”的申請.當不存在“未處理”的申請時，搜索是否存在“不可行”的申請，并將所有“不可行”的檢修申請按照等備用準則或其他準則安排到其他可行的時段進行檢修.

計劃定好后，所有檢修申請未被調(diào)整的發(fā)電機組和輸電線路，將其申報的意愿支付金額支付給ISO，ISO在第二年年初，統(tǒng)計上一年的被調(diào)整機組或線路因調(diào)整檢修計劃造成的損失情況，以及由于線路檢修無法滿發(fā)的機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償給機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)實際的檢修裕度減去已安排的機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)電機組檢修計劃的制訂經(jīng)驗，并考慮到發(fā)電機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)檢修計劃機制.該方法以各個機組的意愿支付為基礎(chǔ)，通過對檢修的機組和線路之間的相關(guān)性列表進行比較，并參考檢修權(quán)方法中對申請的處理方法制訂了處理流程.

方法在考慮線路檢修對機組的影響時，只考慮了一條線路檢修對發(fā)電機組的影響，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發(fā)電機組的出力能力會受到怎樣的影響，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)檢修計劃優(yōu)化［J］.電力系統(tǒng)自動化，2007，31(2):27－31.

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

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

［4］王斌，江健健，康重慶，等.美國標準電力市場的主要設(shè)計思想及其對我國電力市場設(shè)計的啟迪［J］.電網(wǎng)計劃，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］.中國電機工程學報，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)輸電檢修計劃［D］.安徽:合肥工業(yè)大學，2002.

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