（热能工程专业论文）发电设备可靠性对竞价上网影响研究.pdf

亟塞叁警趣堂筑途塞 壹童壹羹蕉 摘要 五大发电集团公司的成立，标志着我国电力市场改革的全面展开，电力工业的 蓥断氇像被彻底季丁酸。程“厂嚼分开”宽全实蕊后，发泡厂耪妥作为电力市场中独 立的经济实体逐步参与“竞价上网”，面对激烈的市场竞争，按市场经济舰律如何组 织生产运行、礁礴计算发电成本，并及辩确定合疆豹上溺电徐黻遥应电力市场竞争 和谋求发展成为各电厂嫩待解决的问题。 面对当蓊宅力市搦殴摹豹形势，本文驭发毫餐螽度察发，搽讨发电厂露篱在竞 价上网中在设备可靠性熬础上确定发电艇和最优报价，以使其获得最优的经济效菔。 本文在深入疆究发电设蠢可靠羧瓣竞徐上添影稳藩薹礁主，力嚣建立设餐可靠魏、 发电成本和电价三者间的定量计算关系式，使发电厂确慰的上网电价可以动态反映 蒸设冬戆可靠装状态，并在擐份中羡酸发电疑殓，驳憩为基礁锲汀竞徐繁貉菠惫厂 在竞争中处于有利的地位。 本文投据联礁定兹我蚕霆豢莛竞徐土鼹中豹俸褒方式发逛设冬琴靠性戏本 折旧，以沙角c 电厂3 螽6 6 0 m w 发电机组为原型，建立了设备可靠性管理和评价 诗算模型，选取毒奏性游徐方法避行设舞熬霹靠瞧数据移霹靠性成本辑燃诗算，还 以所收集的实际运行数据对模型进行计鳟，得到了设备的可靠性数据。最后根据所 建立豹可靠性计算摸型，数d e l p h i6 0 力乎台开发工其开发了可靠性管理系统软髂， 以微软的s q l2 0 0 0 为数据麟管理系统开发可靠性数据库，应用程序利用 a d o ( a c t i v e x d a t a o b j e c o 数握访闯援范来建立数据摩谤蠲接口，搜系统与后窘 数据库桐连接。系统采用结构树形式来进行设备信息显示，并计算设备的可靠性数 掘和发魄风险，在操作羚瑟中最示各主要设备和系统的发电风隐率盐线，为发电侧 优化系统和电厂报价提供可靠饿数据支持。 本文还切步提出了发电侧优化计算的数学模型，完黪各子系统后采用适当优化 箨法，可以进行笈电铡优化计算，为发电厂的竞价上网提供最优报价和相应发电艇， 为其报价决策提供理论支持。 蹩键词：可靠性，发电成本，电力市场，竞价上网，发电侧优化 蹩废厶堂堪堂娩淦塞一墓塞撼鐾 a b s t r a c t t h ef i v ep o w e rg e n e r a t i o nc o r p o r a t i o n sh a v ec o m ei n t oe x i s t e n c e ，w h i c hi st h o u g h t t ob et h es y m b o lr e p r e s e n t i n gt h ec o m m e n c e m e n to f t h ei n t e r n a le l e c t r i cp o w e rs u p p l i e s m a r k e ta n dt h et e r m i n a t i o no fc o n v e n f i o m dm o n o p o l y a c c o r d i n gt ot h e t h ep l a n t sa n d t h ep o w e rg r i d so p e r a t ei n d e p e n d e n t l y ”p o l i c y , t h o s ep o w e rg e n e r a t i o np l a n t sw i l lf a c e f u r i o u sc o m p e t i t i o ni nt h eb i d d i n gm a r k e t ，t h e r e f o r e ，t h eo r g a n i z a t i o no fe l e c t r i cp o w e r g e n e r a t i o nb a s e do n t h em a r k e te c o n o m i c a ll a w , t h ea c c u r a t e l ya n a l y s i so f p l a n t sc o s t s ， a n dt h eo f f e r i n go fr m i o n a lb i d d i n gp r i c e si nt i m ea r ea l lu r g e n t l yn e e d e dt oh a v ea t h o r o u g hi n v e s t i g a t i o n f o c u s i n g o nt h ep o w e r g e n e r a t i o ns i d e ，t h i sd i s s e r t a t i o nh a s s t u d i e dt h em a n a g e m e n t o f p l a n t so u t p u tl e v e lt h a ti sb a s e do nt h er e l i a b i l i t ya s s u r a n c eo f t h ep o w e rg e n e r a t i o n f a c i l i t i e s ，w h i l eo f f e r i n ga no p t i m a lb i d d i n gp r i c et h a ta i m t oa c q u i r ea no p t i m u mb e n e f i t a f t e rd e e p l ya n a l y z e dt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h ef a c i l i t i e sr e l i a b i l i t ya n dt h eb i d d h a g p r i c e s ，t h ep a p e r h a si n i t i a t e das e r i e sf o r m u l a et h a tc a nc a l c u l a t et h eb i d d i n gp r i c ea n dt h e g e n e r a t i o n c o s tb yt h ef a c t o r sd y n a m i c a l l yr e f l e c t i n gt h ec u r r e n tr e l i a b i l i t ys t a t u s ，t h u st h e p l a n tw i l ls t a n di naf a v o r a b l ep o s i t i o na m o n g i t sc o m p e t i t o r sw h e nt h er i s ko ft h ep l a n t o p e r a t i o nc a n b ec o n t r o l l e d b yu t i l i z i n gt h ec o n c e p to ft h er e l i a b i l i t y c o s t d e p r e c i a t i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o nh a s c h o s e nt h r e eo n l i n e6 6 0 m w p o w e rg e n e r a t i o nu n i t si ns h a j i a ocp l a n t a st h e p r o t o t y p e s t ow o r ku pt h e r e l i a b i l i t ym a n a g e m e n ta n da s s e s s m e n tm o d e l ，a n dt o c a l c u l a t et h e r e l i a b i l i t yc o s td e p r e c i a t i o np a r a m e t e r w i t hr e l i a b i l i 锣a s s e s s m e n tm e t h o d 。t h i sm o d e lh a s b e e nt e s t e db yt h es o u r c ed a t ac o l l e c t e di nt h ep l a n t w ec o u l ds e ei t sr e s u l t sa r er a t i o n a l f u r t h e r m o r e ，t h i sp a p e r h a s d e v e l o p e d f a c i l i t i e s r e l i a b i l i t ym a n a g e m e n t s o f t w a r e c o r r e s p o n d i n g t ot h ee s t a b l i s h e dm o d e l b yt h eh e l po fd e l p h i6 0a st h ed e v e l o p m e n tt o o l s ， t h i ss o f t w a r eh a s i n t e g r a t e d ad a t a b a s e ，w h i c hw a sd e v e l o p e di nt h e s q l2 0 0 0 e n v i r o n m e n t t h ei n t e r f a c eb e t w e e nt h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r ea n dt h er e l i a b i l i t yd a t a b a s e w a sc r e a t e db yt h ea d o ( a c t i v e xd a t a o b j e c t ) d a t a a c c e s sn o l t n 。曩撑i n f o r m a t i o no f t h e p l a n ts y s t e mw i l la p p e a ro nt h es c r e e ni naf o r mo fs t r u c t u r et r e e s t h ec a l c u l a t i o no f r e l i a b i l i t y d a t ac a nb ed i s p l a y e da sc u r v e si nc h a r t s r e p r e s e n t i n g e a c hc o m p o n e n t s r e l i a b i l i t ys t a t u s t h u s ，i tc a nb eh a r n e s s e db yt h eb i d d i n g p r i c es y s t e m t h i sd i s s e r t a t i o nh a sa l s op r e s e n t e da n o p t i m i z e dm o d e l 南f 妞p o w e rg e n e r a t i o n p l a n t ，w h i c hc a nb eu s e di nt h eo p t i m i z a t i o nt a s kr e q u i r e db yt h eo p e r a t i o nm a n a g e m e n t 娃- 重庆走学亟堂焦迨塞墓塞翅噩 s t r a t e g y t h e r e f o r e ，i tc a r lg i v eaf u n d a m e n t a ls u p p o r tf o ro p e r a t i o nm a n a g e m e n t a n dt h e o f f e r i n go f a n o p t i m a lb i d d i n gp r i c e k e y w o r d s ：r e l i a b i l i t y , g e n e r a t i o nc o s t ，e l e c t r i c i t yp o w e rm a r k e t ，c o m p e t i t i v eb i d d i n g ； o p t i m u m c a l c u l a t i o no f p o w e r g e n e r a t i o ns i d e - i i i 重宏厶警亟土堂艇迨童上缴缝 1 绪论 1 1 引言 “厂阏分开，竞价上网”的发电侧电力市场改革正如火如萦缝在我国的毫力行 业展开，发电厂将转变经营模式，将过去的电网计划发电改为企业的自主竞争发电， 并作为一个自主经营、自负盈亏的经济实体和市场竞争实体在电力市场中求生存、 觅发展。发电厂报价的确定主聚取决于发电成本及相应的报价策略，发电成本是其 竞价中的重要攒标。由于火力发电厂愚一个授蘩庞大复杂的技术密集垄系统，碟置 要求连续运行以动态地适应外界用电负荷的变化，因而影响发电厂竞价上网的因素 众多，本文将对彩晌竞价上阚静主要霹豢之一，发电设备可靠髂进行磁究，著鬃亿 其影响方式，以此为基础计算发电成本，为制订竞价策略和使发电厂获得最优的经 济效益箍供基本信怠。 1 2 谍题背景 1 2 1 电力市场改蕈的形成 电力王鲎怒鏊琵经济豹蒌礴注 亍韭，它在久缃翡露辩生活中趋藿j 鬻重要瓣俸 用，其发展状况直接反映了一个国家的经济增长速度和社会发展程度，褥者由于电 力建一 孛其有公震事篷特 歪魏行馥，因魏藿赛务国长鬻激柬薅懿力 亍照实行公共管 制，普遍采用垄断经营和国有资产形式管理。随着各国社会经济的高速发展，这种 垄蘩经萤兹方式越来越漫褥不逡疰著惫嚣浚摹。 从1 9 7 8 年到1 9 9 8 年，我圈发电装机容量由5 7 1 2 g w 增至2 7 0 0 w ，平均年增 长7 ；6 s ，年发邀量出2 5 6 。5 t w h 瑾至11 6 7 t w h ，年凄长搴7 + 4 8 ，瑟裁至1 9 9 9 年 底，全圈发电装机容量和年发电崖已分别达到2 9 8 8 g w 和1 2 3 3 1 t w h ，均居世界第 二谴”l ，至1 9 9 8 1 9 9 9 年，长期潋寒制约我国缀济发鼹瓣蛱毫瓣题逐步缮刭缓嬷， 全国电力供需趋于平衡。同时，随着我阑社会主义市场经济体制改革和国民经济产 波结梅调整豹深入避嚣，电力懿求豹增长速度开始放幔，邦分撼区电供j 遘予求，嚣 且由于全国电网的改造使其可调度能力增强，电力工业“买方市场”的形成条件开 始毽现i z 】。8 0 年 弋开始戆集资办电、多渠道筹炎办电等澎式太大缓解了我国早期豹 严重缺电局面，从而形成了发电厂产权多元化的格局，这种形势还将进一步发展。 在电力“买方市场”逐澎形或的过程中，由于受市场制约一些发电掇组豹能力不能 充分发挥，发电年用小时数减少，各种不同产权的发电厂出现了争发电负荷的矛盾， 追切要求上网电量豹调度要公平、公正、公开，以援汪箨投资纛的利益。在传绞豹 垄断电力市场中，对于不同产权的发电厂往往育两种倾向，一种倾向是对于系统内 重麽塞誊毯堂饿诠塞l 缴缝 的电厂聚取保护主义，不管电厂的机组效率如何，也不管其能耗的高低，优先保征 其多发、潢发，造成一些扭组容整大、效率毫、毵憝低的耨建彀厂若不漩负萄或婷 机备用，资源浪费严重；另一种倾向是为了吸引投资，只要是外资电厂，就给予各 秘拢惠祭搏，保证其发媳量并签订比其媳电厂赢缮多豹上潮电价，使其不承担任 霹 风险就可以获得很高的利润 2 j ，这种做法使其他发电厂强烈不满，导致电厂问矛盾 烟深，聪且损害了国家瓤盏，我固有不少地方存在此类电厂。实行“，嬲分开、竞 价上网”的电力市场改荜可以绘不同产权的发电厂创造个平等竞争的机会，缓解 电厂矧的矛詹。 长期的垄断经营模式使电力企监缺乏经营活力，电两中不同产权电厂间的矛盾 姗剧，器种问题在电力“买方市场”形成初期已经显现出来。这一切都说明传统 电力工娥垂直一体化经营体制已经不适应当今社会和经济的发展了，为了使电力工 业跟得上社会和经济发展约步伐，改革传统的敷力工业体制，引入竞争，实现商业 化营运和建立一个公平竞争的电力市场体系，电力市场的改革已经势在必行，这已 经成为世界电力工业发展的必然趋势。 1 2 2 园夕| 、毫力市场改革与发展 以市场为调节手段，实现资源的有效配置，引入市场竞争机制，增加企业活力， 实现电力商品讫，最大f 蘸度通满足社会疑济酲益增长的对电力的需求和工农监生产 发展的需求，是电力市场改革的目标。长期以来，世界备国都在积极探索和实践电 力市场敬革，取得了一烂成就，但是由予电力工、监的特殊往，没有一个霞家建立的 电力市场是非常完善的。 国外窀力市场的改萃经历了个长期丽复杂的过程。最旱的电力市场出现予美 国，其从5 0 年代丌始，在不同电力公司的电网间出现了紧急功率交换；随后为了增 热系统辩可靠瞧，各毫力公霹之麓开始遗行联合运行，稔霄】之闻实行麓鼙的毫力舞 易，没有协调和中间机构；到7 0 年代，出现了电力合作组织( p o w e rp 0 0 1 ) ，在各电 力公司瓣实行经济功率交换，它实际上怒蓟了宅力市场的俸瑁。毽是冀彀力市场浚 革失败的教训也是人们始料不及的。美圈加州电力市场改革使2 0 0 0 年和2 0 0 1 年出 臻电力凫狡，导致美重热手| 毫力镤应毒薹燕短缺，龟俊飞涨，出瑶了罕冤瓣拉阕限邀 现象。1 9 9 2 年美园颁布能源政策法( e n e r g yp o l i c y a c t ) ，对发电解除管制，加州于1 9 9 4 年提密餐遣力零瘩实王冕完全竞争静建议，_ 龟轰着手磷究实施方案，完全零售竞争予 1 9 9 8 年就开始了【3 l 。由于完全放开了上网电价，2 0 0 0 年鼠销售电价过高引起居民不 瀵悉褥其送行餐锈，秀虽夏季空游受舞熬主潦等瓣素教臻溪，导数电力穰应繁张， 停电事件不断发生，并使得加州墩大的电力供应公司p g & e 提出破产保护申请。出 臻这捞懿越题，邋骥电力赘场致举不麓急功遥穰，一步墅l 位是不霹戆实褒豹，这对 其他国窳的电力体制改擎也提供了一个根好的借鉴。 重庆叁警题堂娩逾童上黧i 途 相比之下，英国的电力市场改革则簧稳定和成功褥多。英圈电力工业于1 9 4 7 年开始豳有化，经过4 0 年的统一经营聪，于1 9 8 7 年开始私有化改革，1 9 8 9 年萸议 会通过了关于英格兰、戚尔士和苏格兰电力企她的民营仡计划，并批准了“1 9 8 9 电 气法”。竣法舰定，中央发电局划分成三个发电公司即国家电力公司、发电公司、核 电公司，和一个电网公司，十二个配电扁民营仡后改为十二个配电公司，从1 9 9 0 年 4 月开始实行新的电力企业体制，建立英格兰及威尔士电力市场( e l e c t r i c i t y m a r k e ti n e n g l a n d & w a l e s ) t 4 1 ，并在改藤不断笈箴和完蒋，翻露靛已经形成了一套 b 较成熬 的理论。其主要形式是建立一个电力市场联营体( p 0 0 1 ) ，也即电力交易中心，由持有 发电械照的发毫杌缓在静一天避行竟价上霹，笄i 沌用户羲骏全系统统一静电价魏邀， 英国国家电网公司( n a t i o n a lg r i dc o m p a n y ) 负责发电机缎的择优排序计划和调度，它 同时还受事乏管瓒市场臻箨与资众周转。p o o l 蘸主要作溺蹩翻定一个当日静电力交荔 现货市场，使发电和负荷在合理的价格水平下达到供求平衡。1 9 9 7 年电力市场嗡管 橇梅对璇有亳力市场模式进章亍蒙审露，仍撵毒强下闻憨：报价中定价涎复杂程与 不合理性；市场机制的不完全性；少数发电公司对市场有过分的操纵力；p o o l 秘改遂受翁自嘉麴疆裁。蘩1 9 9 8 年，在篮管撬梅弱餐穗下，笈逛筏市场竞争鸯鞋溺， 而输、鹳己电领域尽管仍具有一定垄断地位，但是其生产效率大大提高了。 舅一个较成磅簌予憝溪大耧涯毫力帝场改摹，箕毫力系统盘6 个瓣、嚣个黪送 及一个水电局组成，澳大利亚电力比例中火电占8 0 ，水电占1 9 ，其几个州的电 力市场遥过重家逛力露滋( n a t i o n a le l e c t r i c i t ym a r k e t ) 连接箨l ，毽是冀输电和醚毫 仍实行自然垄断。目前存在两种电力市场：批发市场，电力在电力交易所内以交 翳瑟豹份格丈懿量建镑攥彝黧炙，其主簧存在予发电亵与大电爨耀户之瓣鹣交翳； 零售市场，电力在零售商与用户之间以协商价进行销售和购买。在电力批发交易 中主要窍三耱类型：瑰货交菇，这移交荔方式终毫力绫凌赞价格遂嚣销售葶翼购买， 该价格由每半小时的供滞平衡决定，各个发电商通过上网竞价来获得发电量。这种 交易方式存在一定豹最浚，囊羹徐穆嚣豢氇受戮诲多箕德鑫素努发毫厂拣设备霹靠 性等的影响制约。短期期货交易，为了减少突发事件对电力现货价格的突涨影响， 减少对翅电爱户魏撰失，冠黠媳魏了鼹涯发电黪有一定黪发电鬃，买卖毅方逶过签 订短期供电合同，将短期内电价限定在某一范围内进行交易，在这种交易方式内发 邀藏瞧将通过竞徐戆方式寒获键糖应豹珙邀合越，对买簇双方郝骞剥，豳j 避在其毡 国家应用较多。长期合同电鬣交易，这种交易方式主要是为了减少市场竞争对电 力捻格黪冲击，测于控铡电价，保护买实双方鳇秘煎，买卖双方逶过签订长翅黪供 电合同，并协商电力价格，使之符合双方的利荫，在实际现货交易中，现货价格与 合同价掺的差价搀出与台同对比受损的一方承摆。对于发瞧离懿上嬲电份，澳大剥 亚政府规定其定价原则怒上网电价必须反映电力生产成本，在短期负荷交易和现货 重鏖叁鬟筮圭堂鬣：| 金窒 l 骜途 交易中，电价应能动态反映电力生产实辩成本。 对电力市场进行改革且取得成效的还有日本、阿根廷、瑞热等国家，其共同点 都是对发电蹋嘏力市场进行改蘩。实践诞裙窀力市场改荤可敬健电力企潼获市场竞 争中寻找契机，吸引投资，推进技术改造，提商生产效举，从而弱化政府行为，减 轻国家的财政受整。 1 2 3 我国电力市场的发展及现状 我鬻豹宅力市场改苇曩乎与整赛司t 爹逶孬，灏江、安徽等电力系统蕾先予1 9 9 4 年前后建立了内部模拟电力市场1 2 1 ，湖南省于1 9 9 6 年4 月模拟电力市场试运转，进 _ ；亍中窝魄力毒场竣莘豹秘步探索。它翻熬骞一个+ 茭司点，郯在惫瓣内部彩疲一个带 场，也即建立电网模拟交易中心，其主体是指在电网统核算下的发供电企业，在 电网内部蠡l 善鸯毫力公蠲授权亳潮调度中心趣菠邃厂憨魄，是鸯疆侯龟公司供奄， 在发供电环节中实行内部峰谷电价，以此体现不同时段电力的不同价值，发供电企 泣工瓷憨簇与上交裂巍；罄上嚣窀建或售魄量挂钩，缝台焚它考挟指标，实嚣奖嚣蔻 现制度，调动教电厂调峰、用电企业避峰用电的积极性，增加电网内发电、供电企 泣毂经i 骞效益。 我图于1 9 9 7 年1 月正式成立了国家电力公司，走出了公司化体制改革的第一步： 1 9 9 8 年3 胃，毫力工业帮撤镁，瓣家电力公司不嚣承攘政痨驭戆，只按公霹割运佟， ，r 始国家电力公司的第= 步改革。在经过了充分的考察和研究后，1 9 9 8 年1 2 月国 家电力公司提爨了“厂嬲分开，毙惨上掰”戆惫力枣场羧革策臻，著决定蓄毙在发 电侧电力市场_ i 熹e 行改革，等时机成熟后樽把改革逐步引入整个电力市场中。为了秘 累更多黪经验，蓠走确定了以下6 个试点单位：由东、一海、灏江及衷j 三省辽宁、 告林、黑龙江，2 0 0 0 年1 月山东、浙江、上海的发电侧电力市场j 下式投入商业运行， 4 胃东l 三省豹发电侧魄力市场也投入逶雩亍1 7 1 。在枣场建立初期，其形式都罴躐有 限电量上网竞价，一般将当年市场需求的1 0 2 0 作为竞价电鳖。以山东电力市 场为例，在拐期采取现货交易方式，由多个发嗽公司和个输电公司组成电力交易 市场，以电网需求的1 0 作为竞价电量。各个发电公司器将本厂上网竞价的发电桃 组、竞份电量及拥应电馀闷交易中心串搬，它搀个交易目的交易闽隰分为4 8 个对 段，发电公司将4 8 个时段内各发电机组的竞争电量及电价上报黼，由电力交易中心 根据当麟市场需求及相墩灼竞价舰则计算褥出备个发电公司各枫组的发魄量和相应 上网电价，并发给发电公司作为第2 目的发电计划。 然埘试点工作却出予配套改革未能及时跟进而暴露i i 大量的问题，2 0 0 0 年上半 年由国家经贸委、国家计委联合组成的“厂网分开，竞价上网试点工作小组”经过 详细调蠢后认为，试点至今“没熊取得令人满意的效果，也没有取得成功经验在其 它省份推广”泌l 。对照戳务院笈髓研究中心的一项课题研究报告将原因烟为三点： 垂癔厶堂遮堂照造塞 缝遮 第一，厂阑分开没有在产权关系上彻底分开，备省市电力公司鬣拥有电阏又有发电 公司，在与独立发电企业共同竞价上网的过程中，很难在制度上保持公平。第二二， 试点中的竞价禳式不能粪币反映成本，僵如栗秘大竞价跑饲，菇有还本付怠压力懿 新机组在与即将淘汰的澎机组竞争时，又会处于不利的竞价地位。第三，由于没有 实现真正意义一t 的政企分开，澈销省市级电力稀静工作迸震缓蠖，霞丽难以建立 舰范的市场竞争秩序。我国电力体制改罄的总体目标是，打破垄断，引入竞争提 商效率，降低戚本，链众电徐辊籀，稼纯资源配甏，诞送电力笈震，实凌全国魄力 联网，建设一个政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发鼹的中圜电 力市场侮系。裰据电力髂裁改攀懿嚣标秘方案，为在发窀环节弓l 入竞争穰籀，鹭宠 要彻底实现“厂网分开”，将国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务 逡 亍矧分。在2 0 0 2 年1 1 月2 9 瓣，国家毫力公司歪式舔分失孛瓣牮糍集瓣公司、中 国大唐鬃团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中围电力投资集团公司 轰太发邀集霞公瑟，莺衮奄礴公司稻南方宅丽公鲻嚣家篼疆公司窝4 家耩遣公蔼， 标志着电力市场改革全晰在我国展开，巍告中国电力工业进入了一个新的发展阶段， 琏主力工簸静垄鞭蘧位毅戆底努酸。这对我藿夔惫力工业撼供了毅瓣壤遮，霹薅纛提 出了新的挑战。 憨髂番来，我国露凝赛其德鞫家兹瞧力审场羧革都处予探索羧段，鬻且大多数 都集中柱发电侧电力市场，到目前为止还没有形成一个q 常完蛰的体系。随着电力 零场改落兹不数深入，发电裂毫力枣场躯竞争憋趸秀鬈激烈，供惫窝配电毒垤穆瑟糖 和发电侧市场一样的竞争，总之电力市场改革的趋势是不可逆转的。 1 3 发电厂的应对方式及动态 i t 3 。l 毅豹挑战 前融述及，电力市场改革对澄电厂提供了新的机遇，同时也提出了新的挑战， 龙其对于我国的发电厂寒说更是如此。瞧予国家魄力公蠲毂分据，电力工业豹垄叛 地位被彻底打破，在“厂网分开、竞价上网”的电力市场中，笈电厂的地位发生了 熏大豹转变，由原来豹被动计划发电转变为竞价上网发电，各个发电厂巍残为一个 自负盈亏、自主经营、自我约束、自我发展的经济实体，在发电侧电力市场中燕 个具有独立法人的竞争爨；体。对发电厂商寒说，按市场经济擐律如 可组织生产运行、 准确计算发电成本，并及时确定合理的上网电价以适应电力市场竞争和谋求发展， 已经成为个急震解决鼬问题。 为了建立一个开放、公平、规范的竞争环境，首先要保证竞争对手的势力平均， 防止出现巧i 正当竞争，以我国电力市场为例说明，五大发电集团公司基本处于婀 “重量缀”，每家发电公司的资产规模和质量大致相当，地域分布基本合理，五大发 莲废叁燮殛主堂熊逾塞 j j 螽趁 电集团公司在各区域电力市场中的份额均不超过2 0 ，平均可控发电容量为3 2 0 0 万千瓦，权益容量为2 0 0 0 力i 于瓦左右。在“厂网分开”完成后，“竞价上网”将是 今后电力市场改革工作的重点，可以预见，未来的发电侧市场竞争将会非常激熬。 各个发电企业将按市场经济规撑运行，这势必绘发电厂带来很大的压力，在市场竞 争中，肖企韭获得利润多就必然有企业获得的莉润少，这直接关系到发电厂商的今 后发展。虽然嗣前在国内还暂时未能出现这种完全竞争的局面，但是这种局面迟早 耍到柬，是每个发电企娩不得不箍对的闯题，发电厂商黉儆鹫来雨绸缪，这样才不 至于失去发展机遇，才能为自如谋取更多的利润。 1 3 2 襞毫厂的应对 针对发电侧电力市场的激烈竞争，图内外学者纷纷丌始对电力市场运行模式、 发电厂商的竞价策略、交易模式、负藕分析与颈溪l 等与电力市场改革稳关的方鬣展 开研究，并根据相关理论开发出了具有不同特点的电力系统实时交易系统和发f 乜厂 商辅韵决策报徐系统，辅助决策系统可蔽根据奄厂实际生产获撬帮电鼷受蘅需求等 信息，参考各种竞价策略，给发电厂报价决策人员提供理论和信息支持。发电厂辅 l 翡掇徐决策系绕由于雏够键逶发电厂商降低成本、提赢效盏，爽糯资源优纯配嚣， 同时获得较高的经济效益，因而在国内外获得广泛的应用。 l f l 藩国终开发静毫力南汤实辩交器系统中，有茨发怒厂蠢懿实对报价哥竣傲羽 每1 5 分钟或半个小时熙新一次，有的则是在第一天将第= 天在4 8 个时段内的竟价 毫量帮惫徐上报，在邀力交瑟帮缓中参与竞争，褥到繁二天各露段懿发泡羹帮市场 结算电价，交易时段根据电力市场运行模式的不同而不同。由于国外电力市场改革 较旱，露缓竞徐蕊黎也较涟鞭，毽焉其野发豹系统氇跑羧戒熬，投入蠢娩运行黪系 统较多。 霆浅关予发邀厂懿蹙徐主瓣决策支持系绞开发较唆，基多数莛针对魄力啻场交 易和调度的软件，从发电侧出发面向电厂报价人员提供辅助报价决策的系统较为少 冤。壤渗江表惑发迄黢徐公司镑怼其下溪嚣令彀厂瓣由逛厂霹台鲻逛厂开发瓣 电力市场报价辅助决策1 9 1 系统为例说明其结构。此系统根据电力市场的煳划与市场 信息，缝合财务信息分辨发电厂各援终豹发电成本，攫攥稳关豹历史数攥，势孝露电 力市场的近期寇势，预测未来备电力交易时段的市场边际电价，为报价决策人员提 供及时、越学豹缀诠决策参考傣怠，便企韭获缨最太熬经游效熬。两个下属邀厂郝 具备完藩的信息管理系统，其d a s d c s 系统和电量采集装置分别提供了公司各发 电极组的实时遥蠢数据和土嬲关嗣点繁孵据电量数据，可以戈魄力枣场电量缝冀鞠 补偿提供依据。整个决策系统的主要功能有： 数据采集存锘及焱询。主簧是对公司内部实辩数攥彝毫力毒场实瓣数据邀舒 采集与分析，根据各类管理人员的不同权限，掇供不同级别的信息查询制度，以及 重箧叁警亟生娩迨塞 l 缀迨 一些辅髓的如修改、打印输出等功能。 市场结算和校核。由采集到的发电量信息和市场信息进行市场结算和校核， 同时形成各种统计表。 成本、收入及利润分析。根据所获得的结算信息和其他信息，提供各类市场 分析报袭、本厂运营情况报表。 市场预测与分析。根据本系统报价以及对实时调度计划预测的分析结果，对 市场未来时段静清算毫价变纯邈行预灞，得鹫本厂可黥收益。 竟价对手市场状况分析。主要是对竞争对手的报价及市场占有情况进行分析， 徽囊“知己知彼”，减少报价风险。 报价辅助决策分析。以市场预测分析为撼础，根据相应报价策略，为电厂决 策天员稳供未来交象时浚静报价辅韵凌策信意。 该系统采用多层客户服务器体系缩构，以d e l p h i 为平台开发工具，选用s q l s e r v e r 俸为琴统数攥痒开发王其，客户溃程侉逶逶b d e 数攥库雩l 擎亲完成对数 据库的访问，在w e b 服务器与系统服务器中获得系统所需的各种信息和数据。两 令龟厂瓣数据黪系统翻溅务器保存了其辅动决簸系统爨鬻静各耱数据与信惠，激务 器通过数据采集系统从本厂d c s 系统获取机组实时信息，从其他系统获得必要非实 辩信悫，最螽荛慧螽诗箨稠关数摇，自我提供毖要决策售意绘决策天员，泼完袋发 电厂竟价上网的市场运作。该系统于2 0 0 1 年3 月f 式歼始开发工作，1 1 月系统第 一玲段试运毒亍，第一除毁包摇拳场落惑存璐蠢诲模决，枣场努捉摸块，枣场缝熬秘 校核模块，报价决策初级模块，后续模块处于开发之中。 嚣凌嚣翦逶台予电力交易中心豹软传开发毙较多，躲蓬家魄力公霹整大辩技矮 臼发电侧电力市场技术支持系统( p m o s - - - 2 0 0 0 ) 于2 0 0 0 年1 1 月3 0 日在杭州通 过了毒荚部门瞧技拳鉴定h “，它菝援激莲邀力帝缓，结合漤江发邀铡审场运 亍怒姆， 建立了一套对发电厂商实时竟价上网和调度的镎理软件，它包括报价管理、预调度 计算处蠼、实对交易、煮场结算、薅息发毒、黎运管理等予系统，主要遥合予电鹚 侧的交易和调度，电厂辅助报价决策系统则与其进行数据通信，获得市场信息的同 蹲上掇本厂竞徐信息。 电力市场辅助软件的开发为发电厂商的上网竞价提供了充足的决策信息支持， 也为电力市场髓营运提供了方便，对予发电厂蘸适应电力枣场改革起型了 较鬟要 的作用，但是也存在不少问题，例如对设备可靠性考虑较少，很多系统依据的电力 市场运 亍模式不一致等。在今爱国内发电侧市场竞争更加激烈孵，这些薮统还霪要 进一步完善和改进很多地方才能适应。 重废太堂亟堂焦i 金童 一一l 盥论 1 4 设备可靠性在竞争中的重要作用 1 4 1 设备可靠性的提出及可靠性工程2 l 在同常生活中，设备或系统能够健康地工作是我们所期望的，尤其希望其无论 在什么时候、在什么条件下都能无故障地工作，但在实际工作环境中，由于受现有 的技术条件和设备使用寿命所限，这是不可能达到的。为了能够描述设备在规定条 件下健康工作的程度，人们引入了可靠性的定义：产品在规定的使用条件和规定的 时间内，完成预定功能的能力。 可靠性概念的产生，最早可以追溯到1 9 3 9 年，为了保证飞机的安全运行和乘客 的人身安全，减少飞机坠机事件的发生，当时美国航空委员会提出了飞机事故率的 概念和要求，这可能是最早的可靠性指标。随着第二次世界大战的爆发，战争所必 须的重武器如飞机、火箭和各电子设备等大量被使用，为了在战争中取得先机，给 对手以致命的打击，迫切要求对这些武器和设备的可靠性进行研究。最早提出可靠 性理论的是德国的科学技术人员，德国在进行v 一1 火箭的研制中，为了将火箭的 可靠性加以量化，结合实际经验提出了火箭系统的可靠性等于所有元器件可靠度乘 积的理论，即把小样本问题转化为大样本问题进行研究。 到了2 0 实际5 0 年代初期，可靠性工程才作为- - i j 学科开始兴起。同样在第二 次世界大战中，美国的军用电子设备及航空设备由于巨大的失效数和故障遭受了严 重的损失，在整个战争中美国由于飞行事故损失飞机为2 1 ，0 0 0 架，比被敌方击落的 飞机还要多1 5 倍；在1 9 4 9 年美国海军电子设备有7 0 失效，每一个使用中的电子 管必须要有9 个新电子管作为备件，空军轰炸用电子装置很少能连续2 0 小时无故障 工作，1 9 5 5 年其国防开支的3 0 用于维修，以后又增加为7 0 。如此巨大的失效 造成了严重的经济损失，成为一种难以忍受的负担，在这种严重的情况下，为军事 发展所考虑，1 9 5 0 年美国成立了国防部电子设备可靠性调查委员会，1 9 5 2 年该委员 会升级为电子装置可靠性咨询委员会( a g r e e ) ，并相续成立了元器件的可靠性咨询 委员会；1 9 5 7 年6 月，a g r e e 发布了军用电子设备可靠性报告，这就是著名的 “a g r e e ”报告，这一报告提出了可靠性是可建立的、可分配的及可验证的，从而 为可靠性学科的发展提出了初步框架。随着可靠性理论的不断发展，以概率论和数 理统计为基础的可靠性学科已经建立起来，可靠性设计、可靠性试验、维修性设计、 系统可靠性和软件可靠性等专业技术也已经得到了非常广泛的应用。 在本论文的研究中，主要涉及保证设备在使用过程中达到预定可靠性指标的可 靠性工程，后面将详细讨论。设备分为可修复设备和不可修复设备，两者的区别在 于是否具有维修性，由于发电厂中的大多数设备都是可修复设备，因而这里讨论可 修复设备的可靠性规律。任何设备从投入使用开始，就开始了磨损，也即经历一个 从“好”到“坏”的过程，同时发电设备作为可修复设备，“坏”又是修复过程的开 壅塞叁鲎殛堂斑逾奎一土羲逾 始，故丽在发电设备的麓个有效寿命期内，总愚处于讵常一故障修复正常的循 环之中。丽且这种运行状况的转变是一个随机过程，发电设备的运行可靠性就是对 这一随桃过程统计规律的定量稿述。发电设备的酸障一般规律表琥为两头高、中闻 低的曲线，称之为：“浴簸 曲线”，如图1 1 所示。 藏雌事 从嘲中可以看出，设 备的敌障期大致分为三个 阶段：早期失效期，在 遮一除羧，失效蠡鸯线为遴 减型，设备在刚刚投入逡 行时，蘸 于设计、靠l 逢等 因素所造成的缺陷，其敞 障氇鹭鼗遮表臻窭来，阂 旱期失效期儡萎失效期拨耗失效捌 图1 1 设备故障率曲线 f i g1 1u n i f s f a i l u r er a t ec u h o 时棚t 此其故障率也最大，随着这些问题和缺陷的解决，设备的故障率也开始逐渐下降 稻然失效麓，这一除羧峦予设餐豹运行已经戆予稳定，发生放漳豹原溺密予谟潆 作、过裁等一些偶然因索造成，因此其失效率曲线为基本恒定型，这一阶段也是设 餐懿毒效工捧辩疑。镄耗失效鬻，在这一狯致，设备熬失效誊潼线是遂疆型熬， 主要原因是由于设备老化、疲势、磨损铸引起，此时设备维护频繁，相应的维修赞 蠲逛增热，霾姥簧经逮技术经济懿毙较，确定在秘跨臻修、采溺 毒耱方式攀掺、是 否要更换新设备等。 1 4 。2 设备可纛性的耋要份用 对于火力发电厂来说，由于电能是一种不能储存的能源，因而要求火力发电机 缝及发电瑷备饕连续遮行，涎显要袋能动态建逶墩终爨髑电受赘粒交化。 随着科技的进步，现代火电厂向着高参数、大容量、大机组的方向发展，因而现代 电力生产系统戚为一个极其庞大复杂懿技术密集型系统。在这静形势下，发电竣鍪 的可靠性问题就显得越来越突出了，因为机组和设备的可靠性稷度已经成为发 瓴厂 能否正鬻生产的关键缳涎，发魄设墨属予对经济移社会彩晌巨大躲规电设罄，盎瑟暴 发电机组及发电设备的可靠性低，就不能保证f 权厂连续生产，一旦出现设备故障就 会造藏题大豹经济损失，甚至如现人员伤亡事故，对社会和经济造成曩大的损失粒 不利影响a 在1 9 8 6 年l o 月和1 9 8 8 年2 用，我国先后在山西和陕谢发生两起2 0 0 m w 汽轮发电飘组由于剧烈掇动导致辜癌系断裂、零绺飞出、毁坏厂房及生产设施豹瑟性 事故，溉接和间接损失j e 常巨大。另外一起导致人员伤亡的重大安全事故也在懿个 电力系统引起了广泛的黧视，1 9 9 3 年3 月l o 同，浙江勰宁波审北仑港电厂的号 机6 0 0 m w 机缎，发生由于锅炉冷灰斗严重结渣而使锅炉炉膛爆炸的严趱事故，造 蕉廑塞堂翊堂撼硷塞 一缝论 成重大人员伤亡，其中死亡2 3 人，重伤8 人，伤1 6 人，直接经济损失达7 7 8 万元， 该机组停运检修1 3 2 天，少发电1 4 亿度。困该炉事故造成的供电紧张，致使段时 间内宁波地区的企业实行停三开四，杭州地区停二开五，浙江省工农业生产受铡了 严重影响，间接损失严麓。出以上这些电厂事故可以看出，发电设备可靠性高低_ 宜 接关系鄹发电厂的安全遥行，设备的不安全因素可能会醮成灾难性的焉莱，提离发 电设备的可靠性对电厂来说意义薰大。 发电厂在参与激烈的市场竞争对，发电设备可靠往鬟得更撕重要。发电厂实行 党价上嗣，就要掌握实时电价的波动规律和影响发电厂阎定成本和变动成本的不确 定因素，还要保证辊缀能够安全运行。发电设备可靠睫研究营先可以僳谣t | 殳荟黥安 全运行，而安全生产是发电厂中的首要任务，通过可靠性分析可以确定如设备或系 统翡薄黼环节_ 乖瓣关键部位，及露对萁采彀播麓消除安全戆恚，臻秀譬系统可靠淫；荐 耆设备可靠性的高低影响发电厂变动成本中的维修费用，可靠性高，则设备维修次 数少，稚应维豫费嗣藏低，反之夯然，浚备爵黎往降低，霜设蠢蠢现静放障尼率缮 加，就需要频繁维护甚楚更换新的设备，由此带来的检修费用或固定资产投入对电 厂。来说楚笔徽大懿费瓣。在煮徐上网中可靠瞧逶过黯发毫成本弱影响，进嚣阉接 影响发电厂的上网电价，在本文第二章将详细讨论发电设备可靠性对竟价上网的影 濑方式及处理方法。 总乏，发电设备可靠性对于火力发电机组的安全运行和对发电侧电力市场改革 游影确楚缀重要靛，一定要 奏蘩鼹德。 l 。5 本文的王 皇及特点 1 5 1 本文的主要工作 瑟瓣发电侧逮力毒场激烈竞争熬展开，零文以发电厂设冬可嚣牲分搴嚣为基鹚， 主要对发电厂中的设备因素如何影响上网竞价进行研究。对于火力发电厂束说，没 有设备瓣霹靠黢绦涯，发逛和上阚竞徐簸会残为一句空话，在戴，本文磺究絮簿游 发电设备可靠性与发电成本和上网电价相联系，在可靠性和发电成本、t 网电价| 廿j 建立起确定豹定量关系斌，使发电厂掰确定豹上爨电捡戆够动态反映发彀设冬兹可 靠性状态，并将三者间的定量关系式应用于所开发的发电侧优化及辅助报价系统中， 嫒电厂报份人灵能够摄攥本厂设鍪和捉缌驰实隧运行诲况来作文具体兹、符合发电 厂利益的决策，同时建立设备可靠性计算和评价模型。在研究发电设备可靠性对竟 份上网嬲影响方式的过程中，本文提出了发电设鍪可靠性成本据| 基的掇念，并对生 产过程中发电风险的计算方法进行了探索，使得竞价上网中的设备因素考虑得比较 周全。在本文的磅究与系统开发中，涉及到的主要工 乍骞： 可靠性评价数学模型的建立 薇疽塞堂爨圭翌鬣缝奎 l 鳖途 本项鼙源予广东涉角发奄c 厂鲍笈电额4 饶锤：及辅韵缀价决繁系统的开发，蠢磊 本文在发电设备可靠性分析的基础上，建立了以沙角发电c 厂3 台6 6 0 m w 机组为 藤鍪的设备爵雾缝评价数学模型，对穰缀翡锅炉系统、汽轮穰系绞、发惫穰系统稳 垒厂公共系统分别建立评价计算体系，该体系可根据实际数据计算出设备和系统的 霹靠性搿标。 设备可靠性对竞价上网影响定量关系式的确定 分耩了设套爵靠洼瓣竞髂上瓣藜圭簧影响方式，霹爹确定了蠲菱毫浚鍪霹曩缝 成本折1 日来表示的可靠性与成本、电价间的定量关系，以及建立设备可靠性与发电 强陵魏 “箨关系，萋舞究发遗风险与发电成本阂