发输电检修计划

2011-08-28董孝平李俊华

华北水利水电大学学报(自然科学版) 2011年6期

李蒙，董孝平，李俊华

(郑州供电公司，河南郑州450052)

在传统垂直一体化电力工业下，发电、输电、配电环节隶属于同一家电力公司，机组检修计划由电力调度中心在考虑电网安全性和经济性的基础上编制，并兼顾发电厂的检修费用.电力市场化改革后，电网公司和发电公司成为彼此独立的经济实体，每家公司均以利益最大化为目标，交易中心和发电公司在检修计划安排问题上的矛盾日益凸显.一方面，发电公司希望自主安排机组检修，尽可能减少期望电量收益;另一方面，交易中心需要对机组检修进行统一安排，以保证系统有足够备用.因此，交易中心在制订检修计划时，如何在保证系统安全性的同时兼顾发电公司之间的公平性，是亟待解决的问题.

电力系统中，输电检修与发电机组检修计划的配合十分必要.例如发电机组检修，该电厂的送出系统就可能需要随着一起进行检修，机组检修方式不同会使整个系统的输电能力发生变化.输电线路的检修可能会改变系统的拓扑结构，从而改变系统的潮流［1］.

笔者针对电力市场环境下发输电检修的特点，引入独立调度机构(Independent System Operator，ISO)，提供了由ISO详细安排发输电检修计划的流程和方法.

1 电力市场下的发输电检修计划

1.1 发电机检修计划

发电机是电力系统的电源，系统的可靠性和必要的功率裕度都取决于发电机，因此发电机的检修计划的研究也先于输电线路的检修计划.所以在发电检修计划中有着比较成熟的方法可以应用于制订发输电检修计划，如意愿支付方案和检修权方案.

电力市场环境下ISO对发电公司申报的机组检修计划进行协调或调整的机制进行了较为系统的研究，以求同时保证系统的安全可靠性和发电公司间的公平性.基本思路如下:ISO要求每个发电公司在提交发电机组检修计划的同时，申报维持其提交的检修计划不被ISO调整所愿意支付的费用，即所谓的意愿支付(Willingness to Pay).这样，当发电公司所提交的检修计划引起系统运行的安全可靠性问题时，ISO可以基于每个发电公司申报的意愿支付确定调整发电公司检修计划的优先次序，从而确保公平性［2－3］.

1.2 输电线路检修计划

在美国联邦能源管制委员会发布的标准电力市场设计法案中提出［4］:输电服务必须由独立输电服务商(Independent Transmission Provider，ITP)提供.ITP是一个拥有、控制或者管理输电设备的公共事业公司，它为市场成员提供输电服务，负责组织、管理电量市场和辅助服务市场的交易，并对双边交易进行安全校核.为了保证市场交易的公正性，ITP必须完全独立于其他市场成员，不能以任何方式参与其输电服务区域内及邻近区域的电力市场中的交易.同时，ITP还要履行市场监管、减小市场力、评估系统内电力资源的长期充裕度、区域输电网络的规划和建设等任务.

由此可见，在成熟的电力市场中，输电服务是独立于发电公司的赢利性的企业，输电企业也是要参与到电力市场的竞争和利润分配中的，因此可以用与发电检修计划类似的方式去管理输电检修.

1.3 发输电检修计划的协调

电力市场环境下，制订发输电设备检修计划时存在着经济性和可靠性的整体协调问题，因此检修计划应按照以下2步来进行:①发电公司申报所属机组的预期检修时段、电网提交输电线路的预期检修时段;②独立调度机构ISO在考虑系统整体安全性、经济性情况下对检修计划进行协调.前者需要发电公司对所属机组的安全情况、检修记录、检修成本运行方针、长期电能报价策略、生产计划以及燃料供应等进行详细评估，并以本公司的预期利益最大来报修;电网公司则要根据输电设备的历史安全记录和状态监测等情况，以考虑系统安全可靠性为前提，以设备检修成本最小为策略提交输电设备检修时段.在发输电元件报修已经确定的情况下，各自产生的检修费用也已相应确定.但是对整个系统而言，由发、输电公司根据其自身利益最大分别提出的检修安排，无论在经济上还是安全上都不一定是最优的，有时甚至是冲突的，必须由独立调度机构根据可靠性与经济性统一的原则来协调最终的发输电设备检修计划［5］.

2 发输电检修计划的制订过程

2.1 计划制订的前提条件

在设计计划时有几个假设:①每台机组和每条线路每年要进行一次检修;②检修计划每年安排一次;③输电电网由独立输电商管理.

2.2 计划的总体流程

由ISO统一协调制定发输电检修计划的总体流程如下:

1)所有的发电公司要根据其检修费用最低、电量损失期望最小、相对电量损失最小等原则确定其下一年每台机组希望安排的检修时间和希望此计划不被调整的意愿支付的金额;所有的电网公司也要根据检修费用最低等传输裕度等原则确定其下一年每条线路希望安排的检修时间和希望此计划不被调整的意愿支付的金额.将计划在每年11月30日之前提交给ISO.

2)ISO根据发电公司和电网提交的检修时间和意愿支付，在保证电网的可靠性和安全运行的前提下，并根据发电机组和输电线路同时检修的约束条件，按照意愿支付从高到低的顺序安排下一年的检修，对不满足约束的将其调整到合适的时间进行检修.并在每年12月31日之前将安排好的检修计划返回给发电公司和电网.

3)申请未被调整的发电机组和输电线路的检修计划，按其申报的意愿支付金额支付给ISO，ISO在第二年年初，统计上一年被调整机组或线路因调整检修计划造成的损失情况，按损失的比例将收入的意愿支付金额补偿给被调整的发电公司和电网.

2.3 ISO处理过程

2.3.1 数据统计

ISO收到各个发电公司和电网公司的申请后，先将各个机组和线路统计成表1的形式.

表1 发电机组和线路的检修信息

其中编号(名称)是用名称或编号表示各个机组和线路.类型(/)表示该元件是机组还是线路，检修容量表示该机组或线路检修后系统的可用容量的减少量，意愿支付表示对应元件的意愿支付金额，相关元件号是指当此元件检修时其他被迫停运的机组或线路，即应该同时检修的元件编号.

之后ISO根据网络拓扑分析和潮流分析，再得到表2，表2表示的是各个机组和线路之间的相关性，表1中的相关元件号即由此表得到.

表2 机组和线路的相关性

对表2说明如下:表中的数字，例如第i行第j列的数字Pij，表示此数字对应的线路Li检修时，对应的机组Gj最大出力.1表示可以出全力，即线路Li检修对此机组Gj发电无影响;0表示无法出力，一般出现在Li为机组Gj的专用出线时;之间表示在线路Li检修时机组Gj出全力会导致其他某条线路过载，此数字的值表示机组Gj在保证没有线路过载的情况下可能的最大出力占其本身最大出力的比例.

ISO通过判据Pij＜P0判断线路Li与机组Gj的相关性，如果 Pij＜P0成立则线路 Li与机组Gj相关，否则不相关.P0由所有机组最小出力的百分数中最大的一个决定，例如某台机组最小出力高于其他所有机组，为60%，则取 P0=0.6，这样当 Pij＜0.6时认为机组Gj无法运行，线路Li与机组Gj应同时检修，并将Li和Gj记为相关元件，并在表1中Li的相关元件号中填入Gj，Gj的相关元件号中填入Li.对于1＜Pij＜P0的机组要压出力运行，使其最高出力只能为P0，Pij～P0之间的出力能力不计入系统的备用，对此机组压出力期间的运行损失在最后统一补偿［6－7］.

2.3.2 流程处理

在制定好发电机组和线路的检修信息表及机组和线路的相关性表2个表格之后，ISO按照相应的流程进行处理.

首先将所有的检修申请标记为“未处理”，然后检查“未处理”的意愿支付最高的一项申请的检修容量是否小于申请时段所允许的检修裕度，如果不满足则标记为“不可行”，如果满足则检查是否存在相关的L或G，如果有，再检查相关的L或G同时检修后系统是否满足可靠性和足够的备用等要求.如果不满足则标记为“不可行”，如果满足则将此申请的元件和相关的L或G同时安排在申请的时段检修，并都标记为“已处理”，然后从头开始再搜索是否存在“未处理”的申请.当不存在“未处理”的申请时，搜索是否存在“不可行”的申请，并将所有“不可行”的检修申请按照等备用准则或其他准则安排到其他可行的时段进行检修.

计划定好后，所有检修申请未被调整的发电机组和输电线路，将其申报的意愿支付金额支付给ISO，ISO在第二年年初，统计上一年的被调整机组或线路因调整检修计划造成的损失情况，以及由于线路检修无法满发的机组压出力造成的损失，按损失量之间的比例将收入的意愿支付金额补偿给机组和输电线路所属的发电公司和电网.具体流程如图1所示.