در مرجع [۱۵]، یک روش برای برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری از دیدگاه شرکت­های تولیدی پیشنهاد داده است که در آن، خطر مرتبط با خرابی غیرمنتظره­ی واحدهای تولیدی نیز در نظر گرفته شده است. در این مرجع، خصوصیات خرابی واحد تولیدی به صورت یک رفتار خرابی وان­حمامی­شکل^[۵۷] در نظر گرفته شده است. در این مرجع هزینه­ های مختلف یک واحد تولیدی بررسی شده ­اند و سعی شده است تا مدلی را برای برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری پیشنهاد دهد که تعادلی بین سود و هزینه­ های مرتبط با خرابی­های بالقوه­ی واحد تولیدی برقرار کند.

برخی از مراجع، روش­های ساده­تری را برای برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری از دیدگاه تولیدکنندگان ارائه کرده ­اند، از جمله مرجع [۱۹]، که علاوه بر این­که روشی ساده برای برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری از دیدگاه واحدهای تولیدی ارائه می­دهد، روشی نیز برای تعیین پیشنهاد خرید تعمیرات توسط واحدهای تولیدی پیشنهاد کرده است. مراجعی مانند [۱۲، ۱۳ و ۱۴] نیز روش­هایی سرراست­تر و با در نظر گرفتن ساده­سازی­هایی بیشتر، برای تعمیر و نگهداری از دیدگاه واحدهای تولیدی پیشنهاد کرده ­اند.
همان­طور که پیش­تر بیان گردید، ماهیت مسئله­ زمان­بندی تعمیر و نگهداری از دیدگاه تولیدکنندگان به گونه ­ای است که جنبه­ های امنیت و قابلیت اطمینان سیستم در آن­ها در نظر گرفته نمی­ شود. بنابراین برنامه­ی زمان­بندی تعمیر و نگهداری تهیه شده توسط تولیدکنندگان، قبل از اجرا باید به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه شود تا از نظر تاثیرش بر امنیت و کفایت سیستم ارزیابی گردد. زمان­بندی تعیین شده توسط تولیدکنندگان ممکن است از سوی بهره­بردار مستقل سیستم تائید، رد و یا دچار تغییر شود.
۲-۳- هماهنگ­سازی برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری توسط بهره­بردار مستقل سیستم
بهره­برادر مستقل سیستم باید اطلاعات درخواست­های خروج برنامه­ ریزی­شده را از تمام بازیگران بازار جمع­آوری کند. بهره­بردار مستقل سیستم باید این درخواست­ها را بر اساس معیارهای قابلیت اطمینان و زمان/تاریخ تقاضا­شده برای تعمیر و نگهداری، بررسی نماید و سپس تصمیم بگیرد که آیا خروج برنامه­ ریزی­شده تائید، رد و یا تعدیل شود، تا قابلیت اطمینان سیستم در سطح مطلوب حفظ شود. بهره­بردار مستقل سیستم باید یک برنامه­ی تعمیر و نگهداری در سطح سیستم تدوین نماید. این برنامه علاوه بر این که امنیت سیستم را در نظر می­گیرد، باید به صورت بی­طرفانه^[۵۸] و غیر­تبعیض­آمیز^[۵۹] نیز تهیه گردد، تا در افق زمانی مورد نظر امکان­ پذیر^[۶۰]، امن، قابل اطمینان و قابل قبول برای تمام طرفین بازار باشد [۱۱].
روش­های موجود در زمینه­ هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری را می توان به دو دسته­ی کلی تقسیم نمود:

• • هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری براساس تعامل مبتنی بر تکرار بین تولیدکنندگان و بهره­بردار

• • هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری توسط بهره­بردار با در نظر گرفتن تمایلات تولیدکنندگان

در ادامه پژوهش­های موجود در هر یک از این زمینه­ ها بررسی خواهند شد.
۲-۳-۱- هماهنگ­سازی برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری مبتنی بر تکرار
در این روش، در ابتدا هر شرکت تولیدی با توجه به منافع خودش، به تعیین زمان­بندی تعمیر و نگهداری برای واحدهای تولیدی تحت اختیارش می ­پردازد و سپس زمان­بندی مورد نظرش را به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه می­دهد. بهره­بردار مستقل سیستم پس از جمع­آوری زمان­بندی تعمیر و نگهداری از تمام شرکت­های تولیدی، اثر آن­ها را بر امنیت و کفایت سیستم بررسی می­ کند. اگر زمان­بندی تعمیر و نگهداری ارائه ­شده از سوی تولیدکنندگان با امنیت سیستم سازگار باشد، تائید می­گردد و برای اجرا به تولیدکنندگان ابلاغ می­گردد. ولی در صورتی که زمان­بندی تعمیر و نگهداری اعلام­شده از سوی تولیدکنندگان با امنیت سیستم منافات داشته و قیود قابلیت اطمینان سیستم را نقض کند، آنگاه بهره­بردار مستقل سیستم سیگنال­های اصلاحی^[۶۱] را برای تولیدکنندگان می­فرستد و تولیدکنندگان با توجه به سیگنال­های اصلاحی، به صورت مجدد به تعیین زمان­بندی تعمیر و نگهداری برای واحدهایشان می­پردازند. پس از زمان­بندی مجدد^[۶۲] توسط تولیدکنندگان، زمان­بندی تعمیر و نگهداری جدید، بار دیگر به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه می­گردد تا از نظر امنیتی ارزیابی گردد. این تعامل آنقدر بین تولیدکنندگان و بهره­بردار مستقل سیستم ادامه می­یابد، تا امنیت و قابلیت اطمینان سیستم به سطح قابل قبولی برسد.
در مرجع [۱۳]، رویه­ای مبتنی بر تکرار برای هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری بین بهره­بردار مستقل سیستم و تولیدکنندگان پیشنهاد شده است. این رویه­ی مبتنی بر تکرار، متکی بر مشوق/جریمه تنظیم­شده مناسبی برای هر هفته از سال می­باشد. مدل بازار در نظر گرفته­شده در این مرجع، یک بازار الکتریکی مبتنی بر حوضچه^[۶۳] می­باشد. همچنین افق زمانی در نظر گرفته­شده، یک سال می­باشد، که به ۵۲ بازه­ی هفتگی تقسیم شده است. هر هفته نیز شامل شش زیربازه برای بار می­باشد. ترتیب زیر بازه­ها برای هر هفته به این صورت می­باشد: اوج مصرف در روزهای کاری^[۶۴]، مصرف متوسط در روزهای کاری^[۶۵]، مصرف کم در روزهای کاری^[۶۶]، اوج مصرف در روزهای تعطیل^[۶۷]، مصرف متوسط در روزهای تعطیل^[۶۸] و مصرف کم در روزهای تعطیل^[۶۹]. در این مرجع برای سادگی، هیچ عدم­قطعیتی در نظر گرفته نشده است. که این به معنی دانستن پیش ­بینی قیمت و تقاضا می­باشد و نرخ خروج اجباری برای واحد­ها صفر در نظر گرفته شده است. رویه­ی پیشنهادی در این مرجع شامل سه مرحله می­باشد:
گام اول) بهره­بردار مستقل سیستم مسئله­ زمان­بندی تعمیر و نگهداری را به صورت مستقل و با هدف بیشینه کردن قابلیت اطمینان در تمام هفته­های سال، برای تمام واحدها حل می­ کند. فرض شده است که پیش ­بینی تقاضا برای تمام سال به قدر کافی دقیق می­باشد. نتایج این گام “زمان­بندی تعمیر و نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان بیشینه^[۷۰]” (MR-MS) می­باشد.
گام دوم) هر تولیدکننده به صورت مستقل مسئله­ تعمیر و نگهداری متناظر با واحدهای خودش را با هدف بیشینه کردن سودش، حل می­ کند. قابل ذکر است، فرض شده است که تمام تولیدکنندگان قیمت­پذیر^[۷۱] می­باشند، یعنی آن­ها قابلیت تغییر دادن نقطه­ی تسویه­ی بازار را ندارند. فرض می­ شود که نقطه­ی تسویه­ی پیش ­بینی­شده، معلوم می­باشد. با به هم پیوستن طرح­های تمام تولیدکنندگان “زمان­بندی تعمیر و نگهداری مبتنی بر سود بیشینه^[۷۲]” (MP-MS) حاصل می­گردد.
گام سوم) بهره­بردار مستقل سیستم طرح­های MR-MS و MP-MS را با هم مقایسه می­ کند. اگر این طرح­ها از نظر قابلیت اطمینان به اندازه­ کافی به هم نزدیک باشند، برنامه­ی تولیدکنندگان تائید می­ شود و در غیر این صورت، بهره­بردار مستقل سیستم مشوق­ها و جریمه­هایی را به صورت هفتگی تنظیم می­ کند تا تولیدکنندگان تشویق به اصلاح کردن طرح شان شوند، و در نتیجه MP-MS از نظر قابلیت اطمینان به MR-MS نزدیک شود.
در مرجع [۱۲]، یک راهکار برای هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری مبتنی بر تکرار برای محیط­های مقررات­زدایی­شده معرفی شده است. کارکرد اصلی این روش، در ادامه بیان می­ شود.

1. 1. ابتدا، شرکت­های تولیدی زمان­بندی­های تعمیر و نگهداری مربوط به خودشان را به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه می­ دهند. هر شرکت تولیدی که در بازارهای انرژی الکتریکی بهره ­برداری می­ شود، در برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری به دنبال بیشینه کردن سود میان­مدت خودش می­باشد.

1. 1. بهره­بردار مستقل سیستم مسئول تضمین امنیت و قابلیت اطمینان سیستم می­باشد، در حالی که باید زمان­بندی تعمیر و نگهداری شرکت­های تولیدی را هم مدنظر قرار دهد. بهره­بردار مستقل سیستم در برنامه­ی هماهنگ­سازی بهره ­برداری^[۷۳] (OCP)، برای تائید زمان­بندی تعمیر و نگهداری شرکت­های تولیدی، اقدام به بررسی قیود امنیت سیستم از قبیل تعادل عرضه و تقاضا، ظرفیت خطوط انتقال، دسترس­پذیری نیروگاه­های آبی و دیگر قیود مربوطه می­ کند. در این مرحله، زمانی که زمان­بندی تعمیر و نگهداری شرکت­های تولیدی بررسی می­ شود، ممکن است که در شین­ها و بازه­های زمانی معینی، مقداری انرژی توزیع­نشده به وجود آید.

1. 1. برنامه­ی هماهنگ­سازی بهره ­برداری (OCP) الگوریتم به­هنگام­سازی^[۷۴] را اجرا می­ کند، که این الگوریتم با توجه به انرژی توزیع­نشده در هر شین، سیگنال­هایی اصلاحی را برای شرکت­های تولیدی متخطی ارسال می­ کند. سیگنال­های اصلاحی، شرکت­های تولیدی را هدایت می­ کنند تا زمان­بندی تعمیر و نگهداری مربوط به خودشان را در برخی از بازه­های خاص تغییر دهند.

1. 1. الگوریتم به­هنگام­سازی با بهره گرفتن از مفهوم دامنه­ها و اشتراک­ها^[۷۵] به تعیین واحدهای تولیدی مسئول در برابر انرژی توزیع­نشده در یک شین می ­پردازد. برای این منظور، یک ضریب مشارکت^[۷۶] جدید، برای تخصیص انرژی توزیع­نشده به شرکت­های تولیدی که مسئول آن می­باشند، معرفی شده است.

1. 1. این عمل تا زمانی که برنامه­ی هماهنگ­سازی همگرا گردد، بین شرکت­های تولیدی و بهره­بردار مستقل سیستم تکرار می­ شود. بنابراین در نتیجه­ نهایی، هیچ انرژی توزیع­نشده­ای وجود نخواهد داشت.

قابل ذکر می­باشد که در مفهوم بهره ­برداری بازار انرژی، تعدادی پارامتر وجود دارد که به طور طبیعی دارای عدم­قطعیت می­باشند، مانند قیمت بازار، تقاضا، دسترس­پذیری آب و غیره. از آنجایی که تاکید اصلی این مرجع بر روی رویه­ی هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری می­باشد، بنابراین تمام پارامترها قطعی در نظر گرفته شده ­اند. این بدین معنی می­باشد که پیش ­بینی قیمت و تقاضا به اندازه­ کافی دقیق فرض شده ­اند.
۲-۳-۲- هماهنگ­سازی برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری مبتنی بر بازار تعمیرات
در این روش، بهره­بردار مستقل سیستم مسئله­ زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی را براساس معیارهای اظهارشده از طرف تولیدکنندگان و با در نظر گرفتن امنیت و قابلیت اطمینان سیستم حل می­ کند. بنابراین در این روش، تعیین زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی برعهده­ی بهره­بردار مستقل سیستم می­باشد، و بهره­بردار برای این کار از معیارهای اظهارشده از سوی تولیدکنندگان استفاده می­ کند تا برنامه­ای که تدوین می­ کند، تا جایی که امکان دارد، عادلانه و به دور از تبعیض باشد.
در مرجع [۱۴]، یک مدل برای زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی در محیط بازار برق ارائه شده است، که سعی دارد عدالت را در هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدها رعایت کند. در بررسی اثر زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدها بر امنیت سیستم، علاوه بر کفایت ظرفیت تولید، قیود ظرفیت انتقال نیز در نظر گرفته شده ­اند. همچنین خروج تصادفی خطوط انتقال به­وسیله­ آزمون و مفهوم نرخ تراکم^[۷۷] در نظر گرفته شده ­اند. افق زمانی مورد مطالعه در این مرجع، یک سال می­باشد که شامل ۵۲ هفته می­باشد. اما می­توان این مدل را برای افق زمانی بلندتر یا بازه­های کوتاه­تر نیز به کار برد. درفرآیند هماهنگ­سازی پیشنهادی، در ابتدا شرکت­های تولیدی باید برنامه­ی تعمیر و نگهداری هر واحد تولیدی تحت نظرشان شامل ظرفیت تعمیر و نگهداری، دوره­ تعمیر و نگهداری، بازه­های موجود برای تعمیر و نگهداری و منحنی اشتیاق برای پرداخت^[۷۸] (WTP) مربوط به تعمیر و نگهداری را در موعد مقرر به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه کنند. منحنی اشتیاق برای پرداخت (WTP) نشان­دهنده میزان تمایل شرکت تولیدی درباره تعمیر و نگهداری در هر بازه می­باشد. به عبارتی، منحنی اشتیاق برای پرداخت، نشان­دهنده اشتیاق­های مختلف یک شرکت تولیدی درمورد طرح­های مختلف می­باشد. سپس این طرح­ها توسط بهره­بردار مستقل سیستم،با هدف بیشینه کردن رضایت تولیدکنندگان و رعایت قیود کفایت و امنیت سیستم، هماهنگ می­شوند و در آخر نیز درآمدهای بهره­بردار مستقل سیستم به خود تولیدکنندگان تخصیص داده می­ شود.
در مرجع [۲۰]، بر طبق راهبرد بهره ­برداری بازار، یک فرایند سه­گامه برای تعیین زمان­بندی خروج پیشنهاد شده است. در این مرجع، بر طبق عملکرد مستقل تولیدکنندگان توان و بهره­بردار مستقل سیستم، یک چارچوب جدید زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدها مبتنی بر راهبرد رقابتی ارائه شده است. این روش شامل ۳ مرحله می­باشد.

1. 1. هر تولیدکننده هزینه/فایده بالقوه را ارزیابی کرده و هزینه­ های پیشنهاد خرید تعمیر و نگهداری^[۷۹] واحدهای تولیدی خودش را تعیین می­ کند و آن­ها را به بهره­بردار مستقل سیستم ارائه می­دهد. هزینه­ های تعمیر و نگهداری نشان­دهنده گرایش شرکت تولیدی برای در مدار باقی ماندن و یا خارج شدن برای تعمیر و نگهداری در هر بازه می­باشند.

1. 1. بهره­بردار مستقل سیستم درخواست­های تعمیر و نگهداری تولیدکنندگان را بر اساس اثرشان بر کفایت سیستم بررسی می­ کند. در این فرایند، بهره­بردار مستقل سیستم بازه­های خروج را طوری زمان­بندی می­ کند تا یک تعادل درست میان هزینه­ های پیشنهاد خرید تعمیرات، درجه­ رضایت واحدها و قطع بار ممکن بدست آورد. قابل ذکر است که بهره­بردار مستقل سیستم باید امنیت سیستم و رضایت تولیدکنندگان را تضمین نماید و علاوه بر آن با تولیدکنندگان به صورت بی­طرفانه رفتار نماید.

1. 1. بهره­بردار مستقل سیستم، به علت خصوصیت غیرانتفاعی­اش، هزینه­ پرداخت نهایی هر واحد تولیدی منفرد را برطبق راهکار تسویه­ی هزینه مبتنی بر درجه رضایت تعیین می­ کند.

گام اول توسط تولیدکننده انجام می­ شود، در حالی که دو گام بعدی توسط بهره­بردار مستقل سیستم اجر می­گردند.
در مرجع [۱۹] یک مدل چندهدفه برای هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی پیشنهاد داده است. روش پیشنهادشده در این مرجع، به دنبال دست­یابی به تعادلی میان قابلیت اطمینان و اقتصاد می­باشد و رعایت انصاف بین شرکت­های تولیدی را تضمین می­ کند. در این مرجع، مسئله­ برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری به صورت یک مسئله­ بهینه­سازی غیرمحدب سه­هدفه با متغیرهای گسسته مدل شده است. پس از حل این مسئله و به­دست آوردن پاسخ­های نامغلوب مسئله، چند پاسخ که مناسب­تر می­باشند توسط بهره­بردار مستقل سیستم انتخاب شده و به شرکت­های تولیدی اعلام می­گردد. سپس شرکت­های تولیدی به طرحی که بیشتر از بقیه مورد موافقتش می­باشد رای می­دهد و طرحی که بیشتری رای را از شرکت­های تولیدی کسب کرده باشد، به عنوان طرح نهایی انتخاب و به شرکت­های تولیدی ابلاغ می­گردد. البته سهم هر شرکت تولیدی در فرایند رای­گیری به پیشنهاد خرید تعمیرات اظهارشده توسط آن شرکت تولیدی بستگی دارد، بنابراین عدالت بین شرکت­های تولیدی رعایت می­گردد.
۲-۴- هماهنگ­سازی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی و خطوط انتقال
به طور کلی در سیستم­های قدرت دو نوع زمان­بندی تعمیر و نگهداری وجود دارد:

• • زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی

• • زمان­بندی تعمیر و نگهداری خطوط انتقال

از دیدگاه نظری می­توان این زمان­بندی­ها را به صورت مستقل از هم برنامه­ ریزی کرد. اما به منظور دستیابی به پاسخی امکان­ پذیر، محدودیت­هایی مانند توان عبوری خطوط، وضعیت بار و قیود قابلیت اطمینان، این دو زمان­بندی را با یکدیگر مرتبط می­سازند.
اگرچه اکثر روش­های زمان­بندی تعمیر و نگهداری که در تحقیقات و مقالات ارائه شده ­اند، فقط سیستم تولید را در نظر می­گیرند و تعمیر و نگهداری خطوط انتقال را در نظر نمی­گیرند، اما مقالاتی نیز وجود دارند که برای زمان­بندی تعمیر و نگهداری، علاوه بر سیستم تولید، سیستم انتقال را هم مدنظر قرار داده­اند.
در مراجع [۲۱، ۲۲ و ۲۳] به مسئله­ هماهنگ­سازی زمان­بندی تعمیر و نگهداری واحدهای تولیدی و خطوط انتقال در شرایط بازار برق پرداخته شده است. در [۲۴ و ۲۵] تعمیر و نگهداری خطوط انتقال در محیط رقابتی، به صورت مستقل بررسی شده است.
فصل سوم
ساختار پیشنهادی برای برنامه­ ریزی تعمیر و نگهداری به منظور حفظ کفایت سیستم
۳-۱- مقدمه