发电机组检修计划的可靠性和经济性研究

核心提示：　　1.1机组检修计划的3个层次发电机组检修计划问可从3个层次上解决发电厂电力公司和互联电力系统。就发电厂层来讲，发电机组检修计划的目标是给每台机组最充分的检修间隔，从而获得满意的设备可用度水平。这级

　　1.1机组检修计划的3个层次发电机组检修计划问可从3个层次上解决发电厂电力公司和互联电力系统。就发电厂层来讲，发电机组检修计划的目标是给每台机组最充分的检修间隔，从而获得满意的设备可用度水平。这级的约束与操作运行人员维修车间的可用度等情况有关。过少的检修会造成日后的巨大经济损失，而过频则会花费更多的检修费用。为进行平衡，提出以可靠性为中心检修的概率性模型从电力公司层讲，其目标应是发电可用率最大经济费用最小。约束条件除电厂层的，还应加上与该区负荷供应有关的约束，与区域外交换电力合同等。目前许多发电机组检修计划考虑的是这层次的问。互联系统层中，除了电厂和单区域的约束外，还应加上联络线交换容量限制互联系统可靠性应满足的要求互相支援政策及业务机组带负荷顺序和季节性因素等2.

　　1.2发电机组检修计划的应用发展情况电力系统的发展极大地促进了发电机组检修计划的研宄，对可靠性和经济性提出了更高要求。这主要体现在1越来越多的电厂开始采用领测性检修降低检修成本，使检修周期得到延长。2核电工业取得迅猛发展。核电厂的特别之处，在于核电运基金项目国家自然科学基金资助项目59977004，激裹活行期间无法加燃料，给原子反应堆重新加燃料至少要停机4周3.在实际生产时机组检修与重新加燃料同时进行，因而需要个相当严密的优化机组检修计划。3互联系统的发展使得互联系统检修成为急需解决的可行性课。互联系统可使整个电力系统获得更高的可靠性和更低的生产成本，互联情况下的多区域联合检修势在必行。4在向电力市场转轨进程中，电厂大家办，电网统管已是世界电力工业重组的共识4.在厂网分离的电力市场下，存在经济性和可靠性的整体协调问。从系统角度讲，使系统可靠性最高的安排计划，并不是使发电机组拥有者消耗经济费用最低的检修计划，这样就存在着分散协调问。独立系统运营商独立电力公司输电供应商都需要制定综合性长期计划，而机组检修计划是其中重要且基本的部分。

　　1.3检修计划涉及的检修方式发电厂层次的机组检修计划涉及6种检修方式1以可靠性为中心的检修1通过套特殊的程序来为设备和部件确定有效的经济的预防维修任务，并规定维修或监测间隔的种系统方法。2状态检修根据对温度振动等测定数据的分析，来诊断设备的状态，以此进行适时适度的维修。8纠正性检修只有设备发生故障时进行修理的方法。4预防性检修对设备进行定期的检修以增加发电设备的有用度。5主动检修监测各种参数是否发生异常而此时设备尚未发生材料的劣化或性能的下降，寻找故障引发的根本原因，对设备进行设计或改造，消除故障发生的可能。6定期检修由不同检修类别及其检修周期组成套完整的检修计划，定期进行检修。

　　2.1可靠性模型用户的停电损失与系统可靠性有着极为密切的关系，发电机组检修计划必须考虑系统可靠性。虽然检修计划实际上是个多目标多约束的优化问，但由于复杂性，在实际应用中只选择个优化指标作为目标函数，在约束中再考虑其它特定要求。无论作为目标函数还是约束条件，可靠性都是必定要考虑到的。而经济性就不定会出现在数学模型中，如等风险度法等。可靠性模型以可靠性为目标函数，可分为确定性和随机性2大类。确定的可靠性目标函数，是以考虑机组检修停运后的系统净备用最大为目标，等备用法就是属于此类。由于这种概念简单且实现方便，所以在实际中经常使用。但确定的可靠性目标函数忽略了发电机组可用率及负荷的不确定性，因此具有相同净备用的不同期间，并不意味着其可靠性就相同，这是它的主要缺点。随机的可靠性目标函数，由于考虑了发电机机组的随机强迫停运的影响，可弥补上述缺陷。其中等风险度法就属于此类。随机的可靠性目标函数，般用101阳等可靠性指标作为目标值。

　　2.2经济性模型经济费用目标函数主要包括检修费用和生产费用2部分。台发电机组的总检修费用由2部分构成部分是朱磨损的检修投资损失，它是由于检修机组太早引起的；另部分是实际检修成本，这部分是距上次检修时间的函数。总检修费用基本上是个凸函数。生产费用是生产定电能所需的燃料费用。在优化检修计划时常用的目标函数只包含生产费用项。最小生产费用计划的寻优相当困难，因为它是运行机组的非线性函数5.9.值得强调的是，经济研宄明，可靠性最高的计划方式并不定是生产成本最小的。考虑生产成本的优化检修计划比单纯只考虑可靠性要好。在电力市场条件下，经济费用还应包括可靠性费用和从区域外购电费用。

　　解决发电机组计划的途径分为启发式优化方法和数学优化方法2大类。

　　3.1启发式优化方法启发式算法是种技术，这种技术使得在可接受的计算费用内寻找最好的解，但不定能保证所得的解的可行性和最优性，甚至在多数情况下，无法阐述所得解同最优解的近似程度。发电机组检修计划是个组合最优化问，它的特点是维数离散化且非线性。伴随着目前的禁忌搜索等解。1问全局优化启发式算法的兴起，启发式算法在检修计划中应用得相当广泛。

　　3.1.1等备用法等备用法是在计及发电机组的检修停运后，使系统的净备用在全年各时段尽可能相等以制定检修计划。基本原则非常直观，是安排检修计划的传统方法，但未反映机组可用度和负荷的不确定性。

　　3.1.2等风险度法8这是种具有随机性可靠性目标函数的方法，通过对检修计划的优化，实现系统风险度在研究周期各时段接近相等的目标。它的实现步骤类似于等备用法，也是个猃平的过程。它克服了等备用法3.1.3模拟退火法该方法是随机算法，以概率1渐进收敛到全局最优解。其优点在于可较为有效地防止陷入局部最优，但耗时较长，而且是单点寻优。利用该方法对，力囊个60台机组的系统确定性优化耗时达到了约21比可其用于大系统的效果并不是很理想9.

　　3.1.4进化算法典型的进化算法模型有遗传算法进化策略和进化规划3种。其优点在于适合数值求解带有多变量多参数多目标和在多区域但连通性较差的3优化问，相当适合发电机组检修计划，而且它是多点寻优且可兼容其它启发式算法。它存在着计算速度慢有时收敛于局部最优点收敛的控制参数不易把握等缺点。文献利用进化策略和模糊决策来解决包括发电机组和输电设备检修计划，是类似于专家系统的人机交互式优化程序，其中模糊决策用来象工程师样评估产生的检修计划。尤其它还考虑了发电机组和输电设备的实时检修需求状态，以便根据实际情况灵活处理检修。

　　3.1.5禁忌搜索算法禁忌搜索算法是人工智能在组合优化算法的成功应用。其优点是收敛速度快，缺点为收敛受到初始解的影响，技巧性很强。文献把遗传算法模拟退火禁忌搜索结合在起优化火电机组检修计划，利用它们各自的优点，取得定的成效。

　　3.1.6拉格朗日松弛法模拟退火禁忌搜索遗传算法等启发式算法给出的都是最优值的上界，而拉格朗日松弛法给出的是最优值的下界。其基本原理是将造成问困难的约束吸收到目标函数中，保持目标函数的线性化，使得问容易求解。拉格朗日松弛启发式算法主要包含梯度优化计算和解的可行化2部分。文献利用拉格朗日松弛法制定核电机组的检修计划，给出法国58台核电机组的检修顺序。

　　3.1.7专家系统专家系统将人类专家的知识经验以知识库的形式存入计算机，并模仿人类专家解决问的推理方法和思维过程，对现实中的问做出判断和决策。在大规模电力系统中，如果考虑到输电设备检修负荷变化等因素，检修计划就成了个规模极为巨大的优化问。单纯的数学优化技术是很难解决的，而专家系统可较好地完成它。

　　3.2数学优化方法3.2.1线性规划达电力，从而使电力的备用最大化。这是确定性方法，只能评估发电机组检修计划。文献3将等微增风险度法用在了多区域发电机组检修计划上，主要还是种确定性方法。文献4将线性规划与启发式算法结合起来，先利用线性规划求解，再用启发式算法进行修正。其优点在于将检修期由原来的以周为单位变成了以天为单位。但后部分启发式算法的寻优可信程度值得进步研究。

　　3.2.2动态规划动态规划是求解决策过程最优化的数学方法，其主要思想是把多阶段过程转化为系列单阶段问段决策，具有离散性和复杂性，应用动态规划来寻优是比较合适的。但动态规划最大的缺点就是维数灾问，尤其是对发电机组检修计划这类高维数问更为严重。文献5利用了逐次逼近法，并将所有机组进行分组求解。文献6在前者基础上融入半不变量法，并把目标函数变为生产费用和可靠性费用的加权之和来求解。

　　3.2.3目标规划目标规划是多目标规划的种，其主要思想是对各个目标分级加权与逐级优化。值得提的是它利用种专为优化问而设计的计算机语言，方便快捷地完成了对优化目标的求解。由此可，发电机组检修计划优化的研宄应从多方面入手5.

　　3.2.4整数规划整数规划是类要求变量取整数值的数学规划，这与发电机组检修计划的整数性是致的。但它建立随机性模型，所需的存储空间较大且计算时间长。文献6使用混和整数规划，考虑了2个区域构成的互联系统煤的传输坑口生产等问。由于整数规划耗时较长，文献7建立的虽然是整数规划模型，但求解还是用启发式算法来完成的。

　　3.2.5奔德斯分解法819奔德斯分解法把发电机组检修计划分解为整数规划和随机规划进行分散协调，可同时包含整数性随机性非线性等特点而不做处理，结果具有相当高把网络约束线路检修计划等考虑进去。

　　随着电力市场的推动，电力系统正向大系统多区域方向发展，发输电检修的问也逐渐暴露出来。

　　应针对实际问，重点从计算速度和收敛性2方面来寻求更好的方法。另外还应考虑输电配电网的全面检修及安全性等问。

　　赍任编辑李博止接第21页，1.采用交流阻抗和恒电位阶跃邻菲罗啉分光光度法等3种方法评价了20号碳钢面的，入膜的耐腐蚀性能，所得结果是致的。

　　1华中电管局赴俄考察组。俄罗斯火电厂热力设备防腐技术考察简况5.华中电力，1993，63.

　　5李兴。锅炉清洗过程的钝化技术1.工业水处理，1992，125.

　　西安热工研宄院。火力发电厂水汽试验方法肋。北京水利电力出版社，1984.

　　2李瑛，林海潮，曹楚南。有机胺分子间作用方式与其缓蚀剂行为研宄。第十届全国缓蚀剂学术讨论会论文集。1997.

　　8周国定。电化学方法应用于电力设备腐蚀与防护的研腐蚀责任编辑吉祥汉泛电刀，活