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发电机组检修计划调整机制中的损失补偿问题

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/8 18:38:42   

  所属频道:  火力发电    关键词:  发电机 检修 电机

1前言
  在电力市场环境下,发电机组的检修计划最好不再由系统调度机构(ISO)统一安排,而应尽可能由发电公司自行确定,以充分尊重发电公司作为市场主体所应享有的自主决策的权利。发电公司应根据其所拥有的发电机组的运行状况、预测的市场电价以及其它经济因素来合理安排检修计划,以使检修期间的收益损失最小化。但是,由各发电公司自主制定的发电机组检修计划有可能在时间上发生重叠,或在某些区域内比较集中,从而可能导致电力系统运行的安全问题(如发电容量不足)。因而,ISO必须对由发电公司自行制定的发电机组检修计划进行审核并在需要时作适当调整。
  如何公平地协调由发电公司自行制定的发电机组检修计划是一个需要研究的重要问题,到目前为止这方面的研究文献屈指可数[1~4]。文献[1]从ISO的角度出发,研究了如何调整发电公司申报的检修计划以满足系统的安全可靠性要求,并使对检修计划的调整最少,但完全没有考虑调整发电机组检修计划所引起的发电公司间的公平性问题。文献[2]虽然试图解决文献[1]所没有考虑的公平性问题,但却是以预测的市场电价为基础进行的;由于无法保证电价预测的准确性,从而事实上也就无法保证发电公司间的公平性。文献[3]虽然正确地指出了电力市场环境下安排发电机组检修计划所需解决的问题,但所提出的方法在原理上与电力市场环境并不十分吻合。文献[4]对电力市场环境下ISO应该如何协调或调整发电公司申报的发电机组检修计划问题进行了较为系统的研究,通过引入发电公司对维持其所申报的检修计划不被ISO调整的意愿支付来解决发电公司检修计划调整过程中公平性问题。具体地讲,ISO要求每家发电公司在提交下一年度发电机组检修计划的同时申报并交纳维持其提交的检修计划不被ISO调整所愿意支付的费用,即意愿支付(willingnesstopay)。这样,当发电公司所提交的检修计划会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相关发电公司检修计划的优先次序,从而确保公平性。当然,如果所有时段的检修计划都满足系统可靠性要求,无需ISO调整,则ISO不收取各发电公司所申报的意愿支付;如果各发电公司申报的意愿支付均为零(这是一种可能出现的极端情况),则ISO可以根据系统可靠性要求任意调整发电机组的检修计划。
  由于ISO是一个非盈利机构,不能拥有从相关发电公司所收取的意愿支付费用。这笔费用来自于发电公司,还应该在相关发电公司间进行分配。因此,本文在文献[4]的基础上,基于按比例分配原则,提出了在相关发电公司间分配ISO所收取的意愿支付费用的简单而公平的方法。该方法的基本思想是:ISO在年初以发电公司在上一年内因为检修计划调整所引起的损失为指标,在发电公司间按比例分配从发电公司收取的总的意愿支付费用,以补偿由于ISO对发电机组检修计划的调整所引起的相关发电公司的损失。该损失主要包括两部分:一是发电公司为了维持其所拥有的机组的检修计划不被ISO调整而交纳的意愿支付;二是由于检修计划被调整所引起的发电收益损失。对于第一部分损失,ISO具有完整的信息,而第二部分损失则可以基于现货市场电价通过事后计算得到。

2损失的计算
  假设在上一年度中总共有M台发电机组作过检修,每台机组分属于不同的发电公司,这样发电公司的编号和发电机组的编号是一致的。由于检修计划被调整所引起的发电公司i(i=1,2,…,M)的发电收益损失为
  
式中:Si,1和Si,2分别为发电公司i申报的检修时期和实际检修时期内所覆盖的所有交易时段(这里假设交易时段以小时为单位)的现货市场电价之和;为发电机组i在所有参与市场运营的时段的平均发电出力。有
  
Hi和Qi分别表示上一年度中发电机组i在非检修时期参与报价的总时段数(也即小时数)和实际的总发电量(MW·h)。
  由于市场电价是不断波动的,当Si,2>Si,1时,li>0,表明发电公司i所拥有的发电机组在实际检修时期内各时段的电价之和高于其自行制定的计划检修期内的各时段电价之和,其因检修计划的调整而蒙受了发电收益损失;当Si,2=Si,1时,li=0,表明发电公司实际检修时期内各时段的电价之和与其自行制定的计划检修期内各时段的电价之和相等,该发电公司检修计划调整前后的发电收益损失相同,亦即没有因检修计划被调整而引起附加损失,这种情况发生的机会很小;当Si,2<Si,1时,li<0,表明发电公司实际检修时期内各时段的电价之和低于其自行制定的计划检修期内的各时段电价之和,该发电公司不仅没有因为检修计划被调整而引起发电收益损失的增加,反而还有所减少。
  由式(1)算出的发电公司i的损失加上其交纳的意愿支付费用Wi即为该发电公司由于检修计划安排和调整所引起的总损失。
 

 
  如此得到上一年度所有参与检修的发电公司由于检修计划安排和调整所引起的总损失后,可以据此分配ISO收取的总的意愿支付费用。
  当Li<0时,置Li=0。这种情况表明发电公司i并没有因为检修计划安排和调整而引起更多损失,甚至还有所减少,这样该发电公司在原则上不应该参与意愿支付费用的分配,除非在极端的情况下(见后述)。

3分配方法
  用W表示参与检修的发电公司所交纳的意愿
 
  一般情况下,每个发电公司分配到的费用应该不大于其损失,即
  
  对于ΔW,可以根据发电公司交纳的意愿支付费用Wi按比例分配,即
  
式中,ΔRi为发电公司i从ΔW中分得的份额。
  至此可以求得每个发电公司因检修计划安排和调整所分得的总补偿费用为
  

4算例分析
  假设系统中共有10家发电公司申报了上一年度的发电机组检修计划,这10台机组的容量和交纳的意愿支付列于表1。由于每台发电机组分属于不同的发电公司,这样发电公司的编号和发电机组的编号是一致的。

  ISO根据系统运行的可靠性要求,对发电机组4、7、9的检修计划做了调整。发电机组4、7、9最初分别申报在3月1日~31日,4月1日~30日和9月1日~30日间检修,最后分别被ISO调整到5月1日~31日,6月1日~30日和11月1日~30日间进行检修。根据这三台机组在上一年参与报价的总时段数和实际被调度发电的情况,可由式(2)求得它们的平均发电出力G(MW);然后依据三月份、四月份、五月份、六月份、九月份和十一月份中每个交易时段(小时)的模拟电价数据(因篇幅所限,这里不列出这些数据),不难根据式(1)求得由于检修计划被调整所引起的发电公司4、7、9的发电收益损失li(i=4,7,9),进而与这些发电公司所申报的意愿支付相加得到它们的总损失Li。计算结果列于表2中。检修计划没有被ISO调整的其它发电公司的损失即为其意愿支付费用。

  可见,发电公司9不但没有因其检修计划被调整而引起收益总损失的增加,反而减少了。这样,发电机组9将不参加ISO所收取的意愿支付费用的分配。按式(4)求得的分配给10个发电公司的意愿支付费用如表3所示。

5结语
  本文研究了如何把ISO收取的意愿支付费用在相关发电公司间合理分配的问题。基于按比例分配原则,提出了根据检修计划被调整所引起的发电公司收益损失的比例来分配发电公司所交纳的意愿支付费用的方法。该方法以上一年度发电公司因检修计划安排所造成的损失(包括发电公司为了维持其所拥有的发电机组的检修计划不被ISO调整而交纳的意愿支付费用和检修计划被调整所引起的发电收益损失)为依据,公平地分配总的意愿支付费用,对因检修计划安排和被调整而造成收益损失的发电公司给予补偿。

参考文献

[1]WangY,HandschinE.Unitmaintenanceschedulinginopensystemsusinggeneticalgorithm[A].In:Proceedingsofthe15thIEEETransmissionandDistributionConference[C],NewOrleans,USA:1999.334-339.
[2]王鹏,张粒子,鲍海,等(WangPeng,ZhangLizi,BaoHai,etal).初级电力市场环境下机组检修计划的实用模型(Unitmaintenanceschedulingmodelunderprimaryelectricityenvironment)[J].中国电力(ChinaElectricPower),2000,33(11):79-81.
[3]冯永青,丁明(FengYongqing,DingMing).电力市场环境下的发电机组检修计划(Generatormaintenanceschedulingintheenvironmentofelectricitymarket)[J].电力系统自动化(AutomationofElectricPowerSystems),2001,24(18):20-23.
[4]王健,文福拴,杨仁刚(WangJian,WenFushuan,YangRengang).电力市场环境下发电机组检修计划调整机制初探(Apreliminaryinvestigationontheregulationmechanismformaintenanceschedulingofgeneratingunitsintheelectricitymarketenvironment)[J].电力系统自动化(AutomationofElectricPowerSystems),2004,28(7):30-34.

来源:中国电力网
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