電力系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化問題研究

劉義斌

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.120

摘 要：為了進(jìn)一步保證電力系統(tǒng)安全、為電力系統(tǒng)用戶提供更好的服務(wù)，該文對電力系統(tǒng)檢修問題進(jìn)行了深入地分析和研究，并提出了電力系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化策略，構(gòu)建了大點機(jī)組檢修優(yōu)化模型，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的理論性和實用性。

關(guān)鍵詞：檢修計劃 電力系統(tǒng) 能源危機(jī)

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0120-02

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油、煤炭等不可再生資源的持續(xù)開發(fā)和利用，造成了嚴(yán)重的能源枯竭?；茉吹拇罅肯牟粌H加劇了環(huán)境污染危害，還對人類的生存環(huán)境造成了巨大的威脅。

1 電力系統(tǒng)國內(nèi)外檢修情況

作為能源消耗與溫室氣體的一大輸出者，電力行業(yè)必須要不斷開發(fā)更多的綠色、可再生能源才能夠更好地滿足行業(yè)增長需求，更好地緩解能源危機(jī)和溫室效應(yīng)。現(xiàn)今已經(jīng)投入使用的可再生能源包括風(fēng)力、水力、潮汐和太陽能等多種發(fā)電形式，而在這么多的可再生能源當(dāng)中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已趨近成熟，所以，眾多國家也越發(fā)重視風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的開發(fā)。我國風(fēng)能資源極為豐富，具有較大的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展優(yōu)勢，且近年來政府部門大力扶植風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

電力系統(tǒng)檢修計劃就是為了保障系統(tǒng)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，檢修過程中系統(tǒng)就必須停運(yùn)，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)組構(gòu)成。因此，發(fā)電機(jī)組檢修計劃備受國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注，他們從不同方面對發(fā)電機(jī)組檢修計劃進(jìn)行研究，并取得了一定成效?？蓪l(fā)電機(jī)組檢修計劃分為三個研究階段：一是以研究電力系統(tǒng)供電可靠性；二是研究電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；三是研究電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力和經(jīng)濟(jì)性。

2 風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)檢修計劃產(chǎn)生的影響

為了保證電力系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組檢修十分重要。只有定期進(jìn)行發(fā)電機(jī)組檢修，才能夠提早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，減少系統(tǒng)故障隱患發(fā)生率，使其維持良好的發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，電力系統(tǒng)檢修能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。電力系統(tǒng)檢修不能一蹴而就，它是一項中長期的工作任務(wù)，因此，要時刻關(guān)注電力系統(tǒng)檢修計劃，以增強(qiáng)系統(tǒng)工程運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

風(fēng)能資源作為一種可再生性資源，它是一種低碳、環(huán)保的綠色能源，但由于風(fēng)能受自然環(huán)境影響較大，天氣、季節(jié)和地域等，同水電和火電能源相比，風(fēng)電具有一定的波動性、間歇性、反調(diào)峰特性。出于對風(fēng)力發(fā)電缺乏一定的連續(xù)性和可控性特點的考量，且其缺乏調(diào)峰能力，只能憑借外力進(jìn)行風(fēng)電峰值調(diào)節(jié)，以免影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，更好地發(fā)揮可再生能源優(yōu)勢。由于大量風(fēng)電并網(wǎng)投入使用，風(fēng)電的間歇性、反調(diào)峰性及波動性等特點增加了電力系統(tǒng)電力生產(chǎn)調(diào)動困難。

我國電力系統(tǒng)初期發(fā)展并不完善，受經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的制約，發(fā)電機(jī)組故障率較高、系統(tǒng)裝機(jī)充裕度較低，為此，就要不斷提升電力系統(tǒng)檢修水平，提高供電可靠性，優(yōu)化電力系統(tǒng)檢修計劃。等備用法與等風(fēng)險度法是目前較為常用的檢修方法，這兩種方法保證了均衡機(jī)組檢修備用容量，優(yōu)化系統(tǒng)檢修計劃。系統(tǒng)備用容量只是為了從某種程度上保證了系統(tǒng)供電的安全性及可靠性，它是根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷制定的系統(tǒng)備用容量。就拿事故備用來說，系統(tǒng)備用容量要根據(jù)單機(jī)容量最大的發(fā)電機(jī)組預(yù)留，而機(jī)組隨機(jī)停運(yùn)概率極小。發(fā)電機(jī)組隨機(jī)停運(yùn)預(yù)留容量是不科學(xué)的、不經(jīng)濟(jì)的，完全沒有必要。而等風(fēng)度法就是為了衡量某一時期內(nèi)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，它真實反映了發(fā)電機(jī)組檢修計劃，該方法能夠進(jìn)一步反映系統(tǒng)可靠性。

隨著電力市場化和工業(yè)化的逐漸加深，系統(tǒng)可靠性和裝機(jī)充裕度也隨之提升，不同的系統(tǒng)檢修方案所造成的化石能源消耗和生產(chǎn)成本影響較大，檢修成本也是備受人們關(guān)注。因此，系統(tǒng)檢修計劃以成本耗費(fèi)最低為佳，機(jī)組檢修計劃就是要在能夠完成系統(tǒng)工程檢修的基礎(chǔ)上，兼顧系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性非線性、多目標(biāo)優(yōu)化。

可以用智能算法和優(yōu)化算法來構(gòu)建電力系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化模型，電力市場環(huán)境的影響下，供電用戶更加關(guān)注自身利益，系統(tǒng)檢修又與供電商的切身利益息息相關(guān)，怎樣安排電力系統(tǒng)檢修才能夠降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險、減少企業(yè)損失。

3 系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化模型建設(shè)

根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)的不同，可以將其分為以系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性兩類。由于電力系統(tǒng)發(fā)展初期技術(shù)條件較差，電力系統(tǒng)可靠性不高，系統(tǒng)檢修可能會極大的影響系統(tǒng)可靠性。出于對系統(tǒng)檢修經(jīng)濟(jì)性的考量，系統(tǒng)檢修優(yōu)化模式的建立勢在必行。經(jīng)過長期的系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化問題研究，終于確立了以系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為對象的檢修計劃優(yōu)化對象的模型目標(biāo)函數(shù)，可以通過構(gòu)建電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力指標(biāo)和發(fā)電機(jī)組對系統(tǒng)調(diào)峰能力影響兩方面進(jìn)行模型構(gòu)建，并限制了系統(tǒng)最大可能允許的調(diào)峰壓力。下面我們就系統(tǒng)調(diào)峰壓力衡量辦法進(jìn)行簡要描述，電力負(fù)荷峰谷起伏變化在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中是極為常見的，鑒于電能不利于大規(guī)模儲存，發(fā)電機(jī)組要時刻關(guān)注負(fù)荷小時級波動變化，就是所謂的調(diào)峰現(xiàn)象。調(diào)峰壓力大小指的就是難易程度，發(fā)電機(jī)組根據(jù)電力負(fù)荷等波動小時的波動變化，我們可以根據(jù)調(diào)峰壓力系數(shù)指標(biāo)來反映系統(tǒng)調(diào)峰狀況，該指標(biāo)實現(xiàn)了對系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化的調(diào)峰壓力。

可以通過對調(diào)峰能力和調(diào)峰需求間的關(guān)系了解調(diào)峰問題，電力系統(tǒng)的水電、火電等都是能夠通過人力來操縱的。風(fēng)電并網(wǎng)后，考慮到風(fēng)電可控性較低該項特點，且系統(tǒng)會同時在電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)波動因素，機(jī)組調(diào)節(jié)速率及調(diào)節(jié)容量決定了系統(tǒng)調(diào)峰能力的高低，系統(tǒng)峰谷波動越小，越利于系統(tǒng)機(jī)組能力調(diào)節(jié)，這也意味著我們必須要盡量維持峰谷波動平衡。

現(xiàn)今我國的可再生能源預(yù)測技術(shù)仍難以滿足實際發(fā)展要求，且短期風(fēng)電預(yù)測尚存在一定的誤差，就更談不上什么中長期預(yù)測了。應(yīng)當(dāng)揚(yáng)長避短，更好地發(fā)揮可再生能源優(yōu)勢，利用檢修計劃優(yōu)化辦法增強(qiáng)系統(tǒng)問題的有效性。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)未來的主要發(fā)展趨勢就是要進(jìn)行大規(guī)模的可再生能源開發(fā)和利用，要充分考慮到的就是要利用大規(guī)模反調(diào)峰性和波動性對電力系統(tǒng)造成的調(diào)峰壓力，從而做好電力系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化研究工作，提高電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力，進(jìn)一步提升電網(wǎng)調(diào)峰能力。廣大電力工作者必須要從長遠(yuǎn)考慮，構(gòu)建系統(tǒng)檢修計劃優(yōu)化模型，推動可再生能源的深入研究。

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