考慮梯級水電耦合特性的水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化

代江，蘇華英，姜有泉，何知純，謝敏，劉明波

(1.貴州電網(wǎng)有限責任公司電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽 550002；2.華南理工大學 電力學院，廣東 廣州 510641)

發(fā)電機組檢修是保障電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要一環(huán)，它不僅保障機組自身可靠運作，也是電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、電網(wǎng)檢修方案編制以及系統(tǒng)調(diào)度運行的重要前提和環(huán)節(jié)[1-2]。近年來，我國發(fā)用電計劃穩(wěn)步有序開放，電力市場建設持續(xù)推進。在這種形勢下，機組檢修計劃的編制不再由傳統(tǒng)的調(diào)度機構(gòu)主導決定，而是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件下最大化發(fā)電商經(jīng)濟效益，并兼顧市場公平性[3]。另一方面，我國西南地區(qū)水力資源豐富，梯級水電站(群)是電網(wǎng)的主力電源，為提高清潔能源利用率，檢修規(guī)劃和系統(tǒng)運行不可避免地需要考慮梯級電站運行耦合特性。因此，研究市場環(huán)境下水火電聯(lián)合檢修具有重要的意義。

目前，市場環(huán)境下機組檢修問題的相關研究主要集中在檢修優(yōu)化對象、檢修優(yōu)化模型、檢修計劃協(xié)商調(diào)整模式3個方面。

就檢修優(yōu)化對象而言，文獻[4]研究目標為水電系統(tǒng)，提出以經(jīng)濟效益為優(yōu)化目標的年度發(fā)電計劃和檢修計劃雙層優(yōu)化模型；文獻[5]根據(jù)水電機組的故障概率分布情況，分別建立以機組可用率最高和檢修費用最低為目標的檢修模型。此類研究主要針對單一火電機組或水電機組，很少考慮水火電機組聯(lián)合檢修優(yōu)化。

就檢修優(yōu)化模型而言，發(fā)電機組檢修問題主要分為3類：以系統(tǒng)可靠運行為優(yōu)化目標[6-8]、以經(jīng)濟性為主要目標[9-11]、以及兼顧多種優(yōu)化目標[12-13]。文獻[8]提出考慮機會維修的檢修決策模型，所提模型求出的檢修計劃能提高系統(tǒng)可靠性；文獻[11]以系統(tǒng)運行成本最低為優(yōu)化目標，借助差分進化方法(DE)來求解電力系統(tǒng)中的檢修優(yōu)化問題；文獻[13]考慮需求響應對檢修計劃編制的影響，建立計及環(huán)境、可靠性、經(jīng)濟性的多目標檢修優(yōu)化模型。此類研究主要集中在設置更符合市場化環(huán)境的優(yōu)化目標，對于電網(wǎng)約束的考慮較為粗略甚至不予考慮，這樣容易導致所編制的檢修計劃在實際應用時調(diào)整幅度過大，難以滿足市場環(huán)境和系統(tǒng)運行的需要。

就檢修計劃協(xié)商調(diào)整模式而言，目前的協(xié)商調(diào)整模式大致分為基于迭代的調(diào)整策略[14]、基于檢修報價的調(diào)整策略[15]等，這些策略大都需要發(fā)電商和獨立系統(tǒng)運營商(independent system operator，ISO)的反復迭代來確定最終的檢修計劃，適用于國外相對成熟的電力市場，不適用于我國當前的電力市場環(huán)境。

目前我國形成了以中長期交易為主、現(xiàn)貨交易為補充的市場模式，2種市場的區(qū)別主要在于交易產(chǎn)品的時間粒度[16-17]和交易風險[18]。現(xiàn)貨市場下時間粒度或交易時段長度為1 h或更短(如15 min、5 min)，中長期市場下時間粒度或交易時段較長(如1年、1月)。中長期市場的交易通常需要簽訂雙邊合同，提前鎖定交易電量，可在一定程度上避免市場運行風險。機組檢修周期一般以周(或日)為單位，若依托基于日交易的現(xiàn)貨市場環(huán)境編制檢修計劃，則可能存在計算量過大、難以求解等問題。因此，本文側(cè)重中長期市場交易環(huán)境下的水火電聯(lián)合檢修模式研究。

針對上述研究，結(jié)合我國電力市場建設情況，本文提出中長期市場環(huán)境下考慮梯級水電耦合特性的年度水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化模型和編制模式。首先設計適用于市場環(huán)境的梯級水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化與計劃編制模式，然后考慮梯級水電站耦合特性和電網(wǎng)潮流約束等約束建立檢修優(yōu)化模型，最后應用GAMS軟件進行求解?；谀呈嶋H電網(wǎng)的算例對所提檢修優(yōu)化模式和模型進行仿真，驗證其工程適用性。

1 適用于市場環(huán)境的梯級水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化與計劃編制模式設計

市場環(huán)境下機組檢修計劃的編制需要在發(fā)電商和ISO之間取得均衡，即兼顧發(fā)電商的經(jīng)濟利益和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。檢修問題本質(zhì)上是一個長期規(guī)劃問題，檢修尺度為1年，且我國目前電力市場化交易大多以中長期交易為主，基于這一現(xiàn)狀，本文提出如圖1所示的中長期市場環(huán)境下梯級水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化與計劃編制模式。

圖1 市場環(huán)境下梯級水火電聯(lián)合檢修模式

該檢修模式具體步驟如下。

步驟1，首先由各發(fā)電商向ISO申報機組檢修起止時段、檢修容量、檢修意愿調(diào)整費用。機組檢修意愿調(diào)整費用定義為發(fā)電商為維持申報檢修計劃而向ISO支付的費用。

步驟2，ISO根據(jù)機組檢修優(yōu)化模型初步制訂檢修計劃。

步驟3，若能通過機組檢修優(yōu)化模型編制出符合系統(tǒng)可靠性要求的檢修計劃(即機組檢修模型能求出最優(yōu)解)，則此檢修計劃為最終檢修計劃；若機組檢修模型無最優(yōu)解，跳至步驟4。

步驟4，修改機組檢修優(yōu)化模型，松弛模型中的系統(tǒng)可靠性約束，得到機組檢修優(yōu)化調(diào)整模型，依據(jù)該模型求出初步檢修計劃。

步驟5，基于步驟4求出的初步檢修計劃，依次對各檢修時段進行系統(tǒng)可靠性校驗，篩選出系統(tǒng)可靠性校驗不通過的檢修時段。

步驟6，ISO根據(jù)發(fā)電商申報的檢修機組容量、意愿調(diào)整費用等參數(shù)設計考慮發(fā)電商對申報機組的檢修意愿程度并兼顧公平性的評估指標γi。定義評估指標

(1)

式中：χi為ISO根據(jù)各時段系統(tǒng)運行情況設置的檢修系數(shù)，根據(jù)機組的歷史平均發(fā)電量與歷史電價設置；ρri為發(fā)電商申報的機組意愿調(diào)整費用；Ti為第i臺發(fā)電機的檢修持續(xù)時間；Cm為機組檢修容量。

步驟7，對沒有通過系統(tǒng)可靠性校驗的時段，計算該時段內(nèi)所有檢修機組的評估指標γi值，按照γi由大到小的順序?qū)C組進行排列，形成調(diào)整集合Ω={G1，G2，…，Gi}，按照調(diào)整集合Ω內(nèi)機組的排列順序調(diào)整相應機組的檢修時段。具體流程如下：首先調(diào)整機組G1，將其調(diào)整至系統(tǒng)可靠性最高的時段，然后重新對各檢修時段進行系統(tǒng)可靠性校驗，即跳至步驟5，若依然存在可靠性校驗不通過的時段，則需調(diào)整將下一臺機組G2的檢修時段，依次遍歷調(diào)整集合Ω，直至所有時段的可靠性校驗通過。

這樣調(diào)整的原理是當系統(tǒng)可靠性較高時市場電價也較低，將機組檢修安排在電價較低的時段，符合發(fā)電商對最大化經(jīng)濟效益的追求。同時，依據(jù)機組評估指標γi調(diào)整機組的檢修計劃，考慮了發(fā)電商的意愿。

2 考慮梯級水電耦合特性的水火電聯(lián)合檢修優(yōu)化數(shù)學模型

實際電力系統(tǒng)中，通常需要考慮發(fā)電機組與輸配電的檢修配合，但一般大電網(wǎng)的輸配電檢修規(guī)模很大，機組檢修問題本身是一個多變量、多約束的復雜優(yōu)化問題，考慮發(fā)輸電聯(lián)合檢修時存在計算復雜、電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)變化頻繁等問題。因此本文考慮輸配電檢修時將其作為邊界條件納入模型中，主要優(yōu)化的檢修對象仍是發(fā)電機組。

2.1 優(yōu)化目標

本文所提的機組檢修優(yōu)化模型兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定運行和發(fā)電商經(jīng)濟效益，主要考慮4個方面：一是發(fā)電商的發(fā)電收益；二是機組檢修所產(chǎn)生的檢修費用；三是機組初始申報的檢修計劃被調(diào)整所獲得的補償(以下簡稱“檢修計劃調(diào)整收益”)；四是機組保持初始檢修計劃的代價，即盡可能地保證優(yōu)化后的檢修計劃與機組初始申報的檢修方案一致。對這4個目標進行加權(quán)求和可得

(2)

式中：Rtotal為檢修模型的優(yōu)化目標；T為檢修時段總數(shù)(本文以日為檢修周期，即T為1年內(nèi)日期數(shù)，T=366)；i為機組編號，i∈ΩP，ΩP為發(fā)電機組(水電、火電)集合；Pi(t)為機組i在t時段的出力；λrt為t時段的市場電價(元)；Wi為機組i檢修計劃被調(diào)整時產(chǎn)生的調(diào)整收益(元)；Cjx,t為機組的檢修費用(元)；ai(t)為機組i的檢修0-1變量；ai(t)=1表示t時段機組i處于檢修狀態(tài)，ai(t)=0表示t時段機組i處于非檢修狀態(tài)；bi為機組i是否維持原檢修計劃的0-1變量；bi=1表示機組i維持原檢修計劃，bi=0表示機組i的檢修計劃被調(diào)整；β為權(quán)重系數(shù)，一般根據(jù)實際系統(tǒng)運行情況和市場電價取值，本文取β=107，β取值反映了機組保持初始檢修計劃所付出的代價高低，一定范圍內(nèi)，β越大，表示機組保持初始檢修計劃這一優(yōu)化目標的重要程度越高。

對于機組i，其檢修計劃被調(diào)整時產(chǎn)生的調(diào)整收益為

(3)

2.2 考慮水文和徑流特性的梯級水電耦合建模

相比于普通水電站，梯級水庫各電站之間的水力電力耦合關系較為復雜，上下游電站聯(lián)系密切。一般來說，自然來水會影響整個梯級的運行，上游來水、上游電站運行情況會制約下游梯級的運行；因此，在研究梯級水電站的檢修計劃問題時，要考慮各電站之間水力電力的耦合關系對整個梯級的影響?？紤]到實際工程的適用性，本文在現(xiàn)有關于梯級電站的研究成果的基礎上，提出工程化的梯級水電耦合特性模型[19-22]。模型中涉及到的方程有水庫庫容平衡方程、水電機組出力特性方程、水庫發(fā)電流量方程，涉及到的約束條件有水庫庫容上下限約束、水電機組出力上下限約束、流量上下限約束等。

2.2.1 水庫庫容平衡方程

水庫庫容平衡方程即水庫k的庫容變化量等于當前水庫k的自然來水、當前水庫k與上一水庫k-1的發(fā)電流量改變量、棄水改變量之和，即

vk,t=vk,t-1+

(qk-1,t+sk-1,t+nk,t-qk,t-sk,t)Δt.

(4)

式中：vk,t為水庫k在t時段的庫容；vk,t-1為水庫k在t-1時段的庫容；nk,t為水庫k在t時段的自然來水流量；qk,t為水庫k在t時段的發(fā)電流量；sk,t為水庫k在t時段的棄水流量；sk-1,t為水庫k-1在t時段的棄水流量。

對于梯級電站，龍頭電站由于沒有來自上一電站的棄水和發(fā)電流量，水庫庫容平衡方程修正為

v1,t=v1,t-1+(n1,t-q1,t-s1,t)Δt.

(5)

2.2.2 水電機組出力特性方程

某時刻梯級水電機組的發(fā)電量等于發(fā)電流量與功率轉(zhuǎn)換系數(shù)的乘積，即

Pi(t)=ηiqi,t.

(6)

式中：qi,t為水電機組i在t時段的發(fā)電流量，i∈ΩH,ΩH為水電機組集合；ηi為水電機組i的功率轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般由梯級水電站歷史發(fā)電流量與歷史發(fā)電功率擬合得到。

2.2.3 水庫發(fā)電流量方程

某一水庫的總發(fā)電流量等于水庫內(nèi)所有水電機組發(fā)電流量的總和，即

(7)

式中Ωk為水庫k的水電機組集合。

2.2.4 水電機組出力上下限約束

任意時刻水電機組的出力處于最小技術(shù)出力和最大技術(shù)出力之間，即

(1-ai(t))Pi,min≤Pi(t)≤(1-ai(t))Pi,max.

(8)

式中Pi,min、Pi,max分別為水電機組i的出力下限和上限，i∈ΩH；ai(t)為水電機組檢修0-1變量，ai(t)=1表示水電機組i處于檢修狀態(tài)，ai(t)=0表示水電機組i處于非檢修狀態(tài)。

2.2.5 水庫庫容上下限約束

受水文因素等的影響，梯級水電廠的庫容受到一定的限制，具體描述為

vk,min≤vk,t≤vk,max,

(9)

式中vk,min、vk,max分別為水庫k的庫容下限和上限。

2.2.6 水庫發(fā)電流量上下限約束

受水庫所含水電機組出力上下限的限制，水電發(fā)電流量應控制在一定范圍內(nèi)，即

qk,min≤qk,t≤qk,max.

(10)

式中qk,min、qk,max分別為水庫k的發(fā)電流量下限和上限。

2.2.7 棄水量計算方程

當某時刻水庫的水量超出規(guī)定庫容上限時，為了維持水庫的安全運行，需要棄水以保證水庫庫容在給定上下限庫容范圍內(nèi)，即

(11)

2.3 其他約束條件

對于機組檢修問題，涉及到的約束主要包括檢修約束、系統(tǒng)運行約束、電量平衡約束、合同電量約束。

2.3.1 檢修持續(xù)性約束

對于任意一臺機組，當機組開始檢修后中途就不能停止，即在檢修周期內(nèi)機組持續(xù)保證檢修狀態(tài)，檢修持續(xù)性約束為：

(12)

式中t′sta,i、t′end,i為機組i實際檢修計劃的開始時間和終止時間。

2.3.2 檢修工期約束

對于任意一臺機組i，檢修的起始時間應該在預定的檢修時段內(nèi)，即

(13)

式中Tcx,i為機組i預定的檢修持續(xù)時間，即檢修工期。

2.3.3 檢修計劃調(diào)整約束

對于機組i，判斷它是否保持原檢修計劃的約束可表示為

ai,tsta,i-ai,tsta,i-1≥2bi.

(14)

式中：ai,tsta,i為機組i處于申報檢修開始時段時機組的實際檢修狀態(tài)；ai,tsta,i-1為機組i處于申報檢修開始時段上一時段時機組的實際檢修狀態(tài)。

2.3.4 系統(tǒng)功率平衡約束

系統(tǒng)功率平衡約束為在系統(tǒng)運行的任一時刻，本區(qū)域水電機組、火電機組的出力與外區(qū)域與本區(qū)域電網(wǎng)交換功率之和應與本區(qū)域系統(tǒng)負荷相平衡，具體表示為

(15)

式中：Ph,ex(t)為t時段外電網(wǎng)與本區(qū)域電網(wǎng)的交換功率，由外區(qū)注入本區(qū)域時累加項前的符號為+，反之為-；H為聯(lián)絡線總數(shù)；Dt為本區(qū)域的日最大負荷，為系統(tǒng)總負荷值。

由于實際中高壓輸電網(wǎng)線損率大約為1%左右，其對檢修計劃的影響極小，可忽略不計?，F(xiàn)有國內(nèi)外關于機組檢修的文獻在考慮負荷平衡約束時均未將線路損耗作為變量納入約束方程中[23-25]，故式(15)所示的功率平衡方程中不考慮線損功率。

2.3.5 系統(tǒng)備用容量約束

為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在系統(tǒng)運行的任一時刻應留有一定備用，表示為

(16)

式中：Pi,max為機組i的最大功率；α為系統(tǒng)備用系數(shù)。

2.3.6 機組出力上下限約束

對于任一機組i，其任一時刻的機組出力應滿足出力上下限約束，表示為

(1-ai(t))Pi,min≤Pi(t)≤(1-ai(t))Pi,max，

(17)

式中Pi,min為機組i的最小出力。

2.3.7 線路潮流約束

對于任一時刻的任一輸電線路，其輸電線路上傳輸?shù)墓β蕬獫M足如下約束

-Pl,tr,max≤

(18)

式中：Pl,tr,max為輸電線路l的最大傳輸功率；L為線路集合；Pi,l(t)為機組i所在節(jié)點對線路l的發(fā)電機輸出功率轉(zhuǎn)移因子與機組i出力的乘積；Ph,l,ex(t)為聯(lián)絡線h所在節(jié)點對線路l的發(fā)電機輸出功率轉(zhuǎn)移因子與聯(lián)絡線h功率的乘積；Dd,l(t)為負荷節(jié)點d對線路l的發(fā)電機輸出功率轉(zhuǎn)移因子與節(jié)點d的負荷值的乘積。

2.3.8 合同電量約束

中長期市場的交易周期主要以年度和月度為主，年合同電量需按曲線分解至月度，故中長期合同電量約束分別有年度、月度偏差電量約束。

對于年度合同，每年的實際總交易電量與合同電量的偏差應控制在一定范圍內(nèi)，即滿足年度電量偏差約束

(19)

式中：Dy為1年的月份數(shù)，Dy=12；θ為合同電量偏差系數(shù)，參考相關政策性文件，θ取值為5%；E(t)為每日發(fā)電機提供的電量；E′(d)為每月交易電量總量，d為自然月變量。

將年合同電量按曲線分解至月度，滿足月度電量偏差約束

(20)

式中T′為1個自然月內(nèi)日期總數(shù)。

3 算例分析

以某省電網(wǎng)實際數(shù)據(jù)為算例進行仿真。該系統(tǒng)包括1 151個節(jié)點(其中負荷節(jié)點202個)、1 485條線路、37個發(fā)電廠(共86臺機組)。其中，火電廠20個，共41臺機組，水電廠17個，共45臺機組，包含3個梯級電站。梯級1結(jié)構(gòu)最復雜、規(guī)模最龐大，梯級1水庫各電站之間的結(jié)構(gòu)關系如圖2所示(圖中A、B、C均表示水電站)，龍頭電站A1的自然來水流量如圖3所示。此外，需要檢修的火電機組33臺，需要檢修的水電機組38臺。當年該省最大統(tǒng)調(diào)負荷為24 132.4 MW，圖4所示為當年該省日最大統(tǒng)調(diào)負荷曲線。

圖2 梯級1水電站之間的結(jié)構(gòu)

圖3 A1水電站自然來水數(shù)據(jù)

圖4 某省網(wǎng)全年負荷數(shù)據(jù)

3.1 計算結(jié)果分析

通過GAMS仿真軟件計算，得到水火電機組檢修優(yōu)化結(jié)果如圖5、圖6所示，優(yōu)化檢修計劃下的系統(tǒng)備用與初始檢修計劃下的備用對比如圖7所示。

圖5 火電機組檢修計劃優(yōu)化前后對比

圖6 水電機組檢修計劃優(yōu)化前后對比

圖7 檢修計劃優(yōu)化前后的備用曲線

由圖5、圖6可知：對于火電機組，相比于初始檢修計劃，火電機組檢修事項調(diào)整了10項，優(yōu)化后的檢修計劃一般安排在5—9月，此時段內(nèi)系統(tǒng)負荷、電價較低，將機組的檢修安排在此時段，一方面可以滿足負荷高峰期時系統(tǒng)對可運行機組和備用的需求，另一方面可以減少發(fā)電商由于機組檢修帶來的經(jīng)濟收益損失。對于水電機組，相比于初始檢修計劃，由于考慮自然來水和實際梯級電站耦合關系的影響，水電機組檢修事項調(diào)整變動較大，調(diào)整事項為18項。大部分水電機組的檢修計劃由1—3月調(diào)整為9—11月，此時段的自然來水量較低，如此使得豐水期時可供靈活調(diào)節(jié)的水電機組較多，同時此時段負荷較低，將機組集中安排在此時段時剩余容量可保證機組的持續(xù)檢修。

綜合分析圖5、圖6，9—11月份有部分火電機組和水電機組進行檢修，因此，在圖7中相比于初始檢修計劃編排下的系統(tǒng)運行備用容量(以下簡稱“備用”)，優(yōu)化檢修計劃后系統(tǒng)備用在9—11月份較低，但全年的系統(tǒng)備用均高于最小備用需求，即在優(yōu)化的檢修計劃下系統(tǒng)滿足備用需求。

計算得到梯級A1電站全年總棄水量變化如圖8。

圖8 梯級A1水電站全年棄水量數(shù)據(jù)

由圖8可知：梯級A1電站的棄水現(xiàn)象主要發(fā)生在1—2月、6—8月、10—11月。結(jié)合圖6可知，水電機組檢修大都安排在1—2月、10—11月，部分水電機組的檢修使得用于運行的機組減少，梯級A1電站用于發(fā)電的水量降低，出現(xiàn)棄水現(xiàn)象。而6—8月雖然大部分水電機組處于運行狀態(tài)，但自然來水量為全年最高，因此6—8月部分時段出現(xiàn)棄水現(xiàn)象。

3.2 不同權(quán)重系數(shù)β下檢修計劃對比

權(quán)重系數(shù)β的取值反映了機組保持初始檢修計劃所付出的代價高低，為了闡述β的取值對最終形成的檢修計劃的影響，本文對以下3種場景下的檢修計劃進行對比分析：場景1，β=2×106；場景2，β=107；場景3，β=5×107。

這3種場景對應的經(jīng)濟性數(shù)據(jù)見表1，3種模式下系統(tǒng)備用曲線如圖9所示。

圖9 3種場景下的備用曲線對比

由表1可知：就發(fā)電商經(jīng)濟性而言，當β由2×106增大至107時，總檢修費用減小，且水火電檢修調(diào)整事項均降低，這是由于β反映了機組保持初始檢修計劃這一優(yōu)化目標的重要程度，β增大后維持初始檢修計劃的機組數(shù)量更多。當β由107增大至5×107時，總檢修費用增加，火電檢修調(diào)整事項降低1項而水電檢修調(diào)整事項不變，這說明當β增大到一定值后，整個優(yōu)化目標和優(yōu)化結(jié)果對β的數(shù)值大小敏感程度降低，而此時β增大后檢修費用反而增加。

表1 3種場景下經(jīng)濟性指標數(shù)據(jù)對比

由圖9可知：3種場景下系統(tǒng)全年備用差別不大，當β增大后，對系統(tǒng)備用的影響不大。

綜合發(fā)電商經(jīng)濟性和系統(tǒng)備用而言，本文所述模型中，β取值為107時，能在保證系統(tǒng)備用需求后更好地滿足發(fā)電商的初始檢修意愿和經(jīng)濟效益。

3.3 不同模式下檢修計劃對比

以下對3種模式下的檢修計劃進行對比分析：模式1，本文所提的檢修模式和模型；模式2，基于傳統(tǒng)等備用率原則的檢修計劃；模式3，基于最小化檢修費用原則的檢修計劃[26]。

這3種模式下系統(tǒng)備用曲線如圖10所示,3種模式對應的結(jié)果見表2。

圖10 3種模式下的備用曲線對比

表2 3種模式下經(jīng)濟性指標數(shù)據(jù)對比

由表2可知：就發(fā)電商經(jīng)濟性而言，相比于初始檢修計劃下(即模式2)的檢修費用，本文模型所得的優(yōu)化檢修計劃下(即模式1)的火電、水電檢修費用均相應降低；而模式3下火電、水電檢修費用最低，這是由于文獻[27]中模型的優(yōu)化目標為機組檢修費用，盡可能地最小化機組檢修費用。就檢修調(diào)整收益而言，相較于模式3，模式1下火電機組、水電機組調(diào)整收益增高，且模式3下水電機組檢修計劃進行調(diào)整時所獲取的收益為負(即存在檢修調(diào)整費用)，說明本文模型使機組檢修計劃朝著發(fā)電商收益增大的檢修區(qū)間調(diào)整。就檢修調(diào)整事項而言，相較于模式3，模式1下火電、水電機組檢修調(diào)整事項相應減少，更大程度地滿足發(fā)電商的意愿。

由圖10可知：就系統(tǒng)可靠性而言，模式1、模式2下的系統(tǒng)備用全年差別體現(xiàn)在5—7月、9—11月。模式1下的系統(tǒng)備用在負荷低谷期(5—8月)更高，更能滿足系統(tǒng)對備用的要求。模式1下的系統(tǒng)備用在9—11月更低，這是由于部分水電機組和火電機組均參與了檢修，參與運行的機組數(shù)較少。模式3下的系統(tǒng)備用波動最大，這是由于模式3下檢修計劃編制的主要優(yōu)化目標是機組檢修費用，忽略了對系統(tǒng)可靠性的需求。而本文模型既能滿足系統(tǒng)對備用的需求，又能在盡可能不改變初始檢修計劃(即發(fā)電商意愿)的條件下提高發(fā)電商的整體收益。

4 結(jié)論

本文提出一種適應市場環(huán)境的梯級水電-火電聯(lián)合檢修優(yōu)化模式，并建立相應的數(shù)學模型。該模型考慮了上下游梯級電站之間的水力電力耦合關系以及自然來水的影響，并結(jié)合電網(wǎng)約束、系統(tǒng)可靠性約束以及其他機組和系統(tǒng)運行約束，模型的目標函數(shù)既考慮了發(fā)電商的經(jīng)濟效益，又盡可能地滿足發(fā)電商的初始檢修意愿，體現(xiàn)了發(fā)電商作為市場主體的行為特性。通過某省網(wǎng)電力系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)的算例仿真，得出以下結(jié)論：

a)本文模型計算得到的火電、水電機組檢修計劃主要安排在負荷低谷期，能滿足系統(tǒng)對備用的要求，且所得的火電、水電機組檢修費用較初始檢修費用均相應降低，有效提高了發(fā)電商的經(jīng)濟效益。

b)本文模型計算得到的火電、水電機組檢修調(diào)整事項數(shù)目較少，能滿足大部分發(fā)電商的初始檢修意愿。

c)本文模型考慮了梯級電站之間水力電力耦合關系，大部分水電機組的檢修計劃安排在平水期或枯水期，保證豐水期可投入運行的機組數(shù)量，火電、水電機組錯峰檢修，實現(xiàn)了火電機組、梯級水電機組的聯(lián)合檢修安排。

d)與其他檢修模式相比，本文所提模型減少了火電機組、水電機組檢修調(diào)整事項，能更好地滿足發(fā)電商的初始檢修意愿，符合市場主體行為特性；同時本文模型計算的、因調(diào)整檢修計劃而獲得的利益均相應增加，說明該模型滿足了發(fā)電商的逐利需求。