中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)下自主確定檢修計劃對系統運行影響的探討

隨著(zhù)廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)的實(shí)行及電力市場(chǎng)的發(fā)展，發(fā)電公司成為獨立經(jīng)濟實(shí)體。發(fā)電機組檢修計劃的制定主體有望由系統運行部門(mén)轉變?yōu)榘l(fā)電公司。美國賓夕法尼亞、新澤西和馬里蘭3州互聯(lián)系統（Pennsylvania-New Jersey-Maryland，PJM）、北歐和英國等電力市場(chǎng)都允許在一定前提下由發(fā)電公司自主確定發(fā)電機組的檢修計劃。但澳大利亞電力市場(chǎng)曾發(fā)生過(guò)發(fā)電公司在高峰負荷時(shí)期對大容量機組進(jìn)行檢修的情況；美國加州于2000年發(fā)生發(fā)電公司依靠檢修實(shí)現發(fā)電容量持留，導致電力緊缺的情形。此時(shí)，發(fā)電公司的檢修計劃需要滿(mǎn)足非檢修時(shí)段利益的最大化，該利益與市場(chǎng)規則相關(guān)。中國電力市場(chǎng)尚處發(fā)展初期，調度機構仍然占有集中確定機組檢修計劃的權力。中長(cháng)期合約交易電量占整個(gè)電力交易的70%~80%，有必要針對中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)規則，模擬發(fā)電公司自主確定機組檢修計劃時(shí)的檢修行為，分析其對系統運行可能造成的影響，從而為是否放開(kāi)以及如何放開(kāi)檢修計劃安排奠定基礎。

（1）結合中國中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)的基本規則，構建了綜合機組競價(jià)和檢修策略的兩階段動(dòng)態(tài)博弈模型；

（2）分析了市場(chǎng)環(huán)境下機組檢修行為對系統運行可靠性和經(jīng)濟性的影響；

（3）探討了市場(chǎng)要素調整的影響。

電力市場(chǎng)環(huán)境下是否應由發(fā)電公司自主確定機組的檢修計劃仍存爭議。相比計劃經(jīng)濟體制下以系統可靠性為單一優(yōu)化目標的檢修計劃，由發(fā)電公司安排各自的檢修計劃只保證對系統運行的可行性而不保證最優(yōu)性，可能給系統運行帶來(lái)風(fēng)險。重點(diǎn)研究了中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)環(huán)境下發(fā)電公司自主安排檢修計劃對系統運行的影響。借助綜合機組競價(jià)和檢修策略的博弈論方法模擬檢修行為，評估系統運行的可靠性和經(jīng)濟性。相比垂直管理模式下的檢修方案，中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)下的機組檢修行為可能惡化系統運行的可靠性和經(jīng)濟性。另外，需要警惕發(fā)電公司故意延長(cháng)檢修時(shí)長(cháng)抬高電網(wǎng)購電價(jià)格的問(wèn)題，并關(guān)注競爭電量和競價(jià)上限不合理設置時(shí)小容量機組檢修導致的高市場(chǎng)出清電價(jià)的可能性。

電力市場(chǎng)環(huán)境下是否應由發(fā)電公司自主確定機組的檢修計劃仍存爭議。相比計劃經(jīng)濟體制下以系統可靠性為單一優(yōu)化目標的檢修計劃，由發(fā)電公司安排各自的檢修計劃只保證對系統運行的可行性而不保證最優(yōu)性，可能給系統運行帶來(lái)風(fēng)險。

本文構建綜合機組競價(jià)和檢修策略制定的博弈論模型，既能反映發(fā)電公司間檢修安排的博弈，又能體現發(fā)電公司在中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)中的競價(jià)過(guò)程。

? 圖1 基于博弈論的問(wèn)題分析框架

考慮機組在中長(cháng)期合同競價(jià)市場(chǎng)中的競價(jià)以及相應收益，本文采取兩階段動(dòng)態(tài)博弈分析機組檢修計劃制定問(wèn)題。該動(dòng)態(tài)博弈問(wèn)題可以轉化為機組競價(jià)均衡約束下的機組檢修計劃均衡求解問(wèn)題，將動(dòng)態(tài)博弈問(wèn)題分解為兩個(gè)靜態(tài)博弈均衡求解問(wèn)題。

? 圖2  三機檢修均衡迭代求解流程圖

三機及以上系統的解析推導步驟與兩機系統相同，但是需要分析的情況數目明顯增加。實(shí)際中常常改用循環(huán)迭代的方法求解。對三臺機組分屬三個(gè)發(fā)電公司的情形，需要依次在另兩臺機組最優(yōu)競價(jià)求得的前提下，計算最優(yōu)競價(jià)。對于三機分屬兩發(fā)電公司的情形，以發(fā)電機組2和發(fā)電機組3屬于同一發(fā)電公司為例，則只是機組2和3的競價(jià)b₂^*和b₃^*需要共同優(yōu)化使得期望收益(J₂+J₃)取得最大值，如紅色框線(xiàn)部分，且只需對機組1的競價(jià)b₁進(jìn)行循環(huán)。而如果三機同屬一家發(fā)電公司，則該發(fā)電公司壟斷市場(chǎng)。為最大化其收益，其競價(jià)策略將使市場(chǎng)總是以競價(jià)上限作為出清電價(jià)，而且總是低成本機組優(yōu)先得到安排。

? 表3 發(fā)電公司2（擁有機組2和3）調整機組檢修的結果

研究表明：1)市場(chǎng)環(huán)境下，完全由發(fā)電公司自主決定檢修行為，從供電可靠性和經(jīng)濟性都可能劣于垂直管理模式，且性能表現與市場(chǎng)中檢修機組對發(fā)電公司的從屬結構有關(guān)。2)發(fā)電公司存在故意延長(cháng)檢修時(shí)長(cháng)以增加其發(fā)電收益的可能性。3)即使檢修機組的發(fā)電能力很小，在發(fā)電能力與競爭電量滿(mǎn)足特定關(guān)系的情況下，可能導致經(jīng)濟性的明顯惡化，反映出合理設置競爭電量與競價(jià)上限的必要性。