大电网风险概率评估的工程应用及其展望

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1、大电网风险概率评估的工程应用及其展望大电网风险概率评估的工程应用及其展望重庆大学电气工程学院周家启重庆大学电气工程学院周家启2009 年年 12 月月2大电网风险概率评估的工程应用及其展望大电网风险概率评估的工程应用及其展望 前言前言 思路和技术依据思路和技术依据 应用举例应用举例 展望展望3前 言4 1965年年11月月美国东北部美国东北部的大停电使大约的大停电使大约3000万3000万人（人（13个小时13个小时）处于一片黑暗之中。为了保证电网可靠性而催生了）处于一片黑暗之中。为了保证电网可靠性而催生了北美可靠性协会NERC北美可靠性协会NERC（协调统调全美电力系统规划和运行）停电总功率

2、：（协调统调全美电力系统规划和运行）停电总功率：20000MW 当年我国发电设备容量：15070MW 前言5 美加8.14大停电：停电波及美国8个州和加拿大2个省，受影响居民达5000万人万人，损失负荷61800MW，直接经济损失约100 多亿多亿美元。 同时期相继发生伦敦、台湾、莫斯科等重大停电事故。前 言前 言6前 言前 言20世纪世纪60年代以来，全球范围时有发生的电网重大停电 事故，尤其是新世纪之初，年代以来，全球范围时有发生的电网重大停电 事故，尤其是新世纪之初，2003年年8月月14日的美加大停电 给了人们一个历史性的启示：日的美加大停电 给了人们一个历史性的启示：以确定性准则为依

3、据的，大电网传统规划和运行控 制模型和方法，不可能处理不确定性问题和进行运 行风险评估，需要考虑大电网事件随机性质和计及 各种不确定性影响的新思路和概率方法来更新完善 现有的模型和分析工具。以确定性准则为依据的，大电网传统规划和运行控 制模型和方法，不可能处理不确定性问题和进行运 行风险评估，需要考虑大电网事件随机性质和计及 各种不确定性影响的新思路和概率方法来更新完善 现有的模型和分析工具。7前 言前 言-有关领导部门的指导意见有关领导部门的指导意见 电力可靠性管委会陆启洲主任在电力可靠性管委会陆启洲主任在2004年电力可靠性指标发布会上的讲话中提出：结合实际情况，积极探索电力体制改革新形式

4、下加强可靠性管理的措施和方法，年电力可靠性指标发布会上的讲话中提出：结合实际情况，积极探索电力体制改革新形式下加强可靠性管理的措施和方法，推出适应电力行业发展的可靠性标准，推出适应电力行业发展的可靠性标准，积极推广和应用概率性可靠性指标及评价体系，发挥其对电力经济和安全的预警作用。，积极推广和应用概率性可靠性指标及评价体系，发挥其对电力经济和安全的预警作用。2004年可靠性管理工作会议上，电力可靠性管理2004年可靠性管理工作会议上，电力可靠性管理中心的工作报告中指出：目前的可靠性统计和评价体系，缺少将电网作为一个系统的评价指标。中心的工作报告中指出：目前的可靠性统计和评价体系，缺少将电网作为

5、一个系统的评价指标。电网的可靠性统计，是一个大课题，也是一个难题，但又十分重要。目前中心已组织开展电网可靠性的统计与评价的研究工作。电网的可靠性统计，是一个大课题，也是一个难题，但又十分重要。目前中心已组织开展电网可靠性的统计与评价的研究工作。8前 言前 言-美加大停电调查组有关建议美加大停电调查组有关建议 Make reliability standards mandatory and enforceable with penalties for noncompliance 使可靠性标准成为强制性标准，对不遵守该标准的行为进行处罚。使可靠性标准成为强制性标准，对不遵守该标准的行为进行处罚。

6、Integrate a “reliability impact” considerations into the regulatory decision- making process.在管理决策制定的过程中，加入对在管理决策制定的过程中，加入对“可靠性影响可靠性影响”的考虑。的考虑。 Establish requirements for collection and reporting of data needed for post- blackout analyses. 为事故后分析所需的数据建立收集和报告的标准。为事故后分析所需的数据建立收集和报告的标准。 Evaluate and ad

7、opt better real-time tools for operators and reliability coordinators. 在调度机构和可靠性协调机构进行评估并使用更好的实时工具。在调度机构和可靠性协调机构进行评估并使用更好的实时工具。 Establish an independent source of reliability performance information 建立独立的可靠性信息系统。建立独立的可靠性信息系统。9前 言前 言-美国电力科学研究院美国电力科学研究院EPRI2004年进行的大电网研究项目计划提出电网规划和运行的功能模块框架将年进行的大电网研究项目

8、计划提出电网规划和运行的功能模块框架将“概率可靠性分析概率可靠性分析”功能列入规划和运行计划研究内容功能列入规划和运行计划研究内容前 言前 言前 言前 言12前 言前 言-加拿大电气协会和加拿大电气协会和BCTC CEA停电统计咨询委员会主席，停电统计咨询委员会主席，IEEE Fellow, Roy Billinton 教授领导和参与建立相关统计分析系统，开始每教授领导和参与建立相关统计分析系统，开始每5年一次的大电网可靠性指标定期发布年一次的大电网可靠性指标定期发布 加拿大不列颠哥伦比亚电网公司加拿大不列颠哥伦比亚电网公司(BCTC)首席工程师，首席工程师， IEEE Fellow, 李文沅

9、博士，发表了大量工程应用成果李文沅博士，发表了大量工程应用成果. 主持开发的相关统计分析系统，也已主持开发的相关统计分析系统，也已率先率先开始进行开始进行电网缺供电量指标的统计电网缺供电量指标的统计 当前加拿大的风险概率评估应用和统计分析研究工作处于全球领先地位当前加拿大的风险概率评估应用和统计分析研究工作处于全球领先地位13思路和技术依据思路和技术依据1415思路和技术依据-有关定义有关定义 电力系统可靠性电力系统可靠性electric power system reliability 电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户提供电力和电量的能力的量度。 电力系统可靠性包括充裕

10、性和安全性两个方面。电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户提供电力和电量的能力的量度。 电力系统可靠性包括充裕性和安全性两个方面。 (电力系统的电力系统的)充裕性充裕性adequacy (of an electric power system) 电力系统稳态运行时，在系统元件额定容量，母线电压和系统频率等的允许范围内，考虑系统中元件的计划停运以及合理的非计划停运条件下，向用户提供全部所需的电力和电量的能力。电力系统稳态运行时，在系统元件额定容量，母线电压和系统频率等的允许范围内，考虑系统中元件的计划停运以及合理的非计划停运条件下，向用户提供全部所需的电力和电量的能力。 (电力系

11、统的电力系统的)安全性安全性security (of an electric power system) 电力系统在运行中承受例如短路或系统中元件意外退出运行等突然扰动的能力。 安全性可用一个或几个适当的指标度量。 安全性的概念通常适用于大电力系统。电力系统在运行中承受例如短路或系统中元件意外退出运行等突然扰动的能力。 安全性可用一个或几个适当的指标度量。 安全性的概念通常适用于大电力系统。16思路和技术依据-有关定义有关定义 大电力系统大电力系统bulk power system 发输电系统发输电系统composite generation and transmission system统一

12、调度的公用电力系统的一个组成部分，包括电源、输电线路、联络线、以及它们的相关设施。运行电压一般为统一调度的公用电力系统的一个组成部分，包括电源、输电线路、联络线、以及它们的相关设施。运行电压一般为220kV及其以上的系统及其以上的系统。17 可用输电容量可用输电容量 ATC available transfer capability输电系统在约定以外可进一步提供商用的实际剩余传输容量的量度。即 ATCTTC约定的输电容量TRM 式中： TTC 输电总容量； TRM 输电可靠性裕度。 约定的输电容量包括零售用户供电容量和容量效益裕度容量效益裕度。 容量效益裕度容量效益裕度CBM capacity

13、 benefit margin供电实体用于为满足规定的发电可靠性应保证的互联系统与发电系统间的备用通过容量。思路和技术依据-有关定义18思路和技术依据-有关定义有关定义 输电总容量输电总容量TTC total transfer capability 在规定的系统工况下，经由全部输电线路从互联系统的一个区域能够可靠地传输到另一个区域的功率总量。 输 电 可 靠 性 裕 度输 电 可 靠 性 裕 度TRM transmission reliability margin 在系统工况各种不确定性影响的条件下用于保证系统安全性所必需的传输容量。19思路和技术依据-有关定义有关定义 可靠性评价可靠性评价r

14、eliability assessment对现有系统或系统组成部分的可靠性所达到的水平进行分析和确认的过程。对现有系统或系统组成部分的可靠性所达到的水平进行分析和确认的过程。 可靠性评估可靠性评估reliability evaluation对元件或系统的工作或固有能力或性能改进措施的效果是否满足规定的可靠性准则而进行分析、预计和认定的过程。对元件或系统的工作或固有能力或性能改进措施的效果是否满足规定的可靠性准则而进行分析、预计和认定的过程。20思路和技术依据-有关定义有关定义现运行系统可靠性统计评价现运行系统可靠性统计评价 发现薄弱环节和输电瓶颈发现薄弱环节和输电瓶颈 了解可靠性逐年变化趋势了

15、解可靠性逐年变化趋势 制定将来可靠性标准的参考制定将来可靠性标准的参考 效验原来的预测值效验原来的预测值 检测设计方案更改的影响检测设计方案更改的影响21思路和技术依据-有关定义有关定义预测规划和运行系统性能预测规划和运行系统性能 提供设计和增强性方案的决策依据提供设计和增强性方案的决策依据 运行方式和维修策略比较运行方式和维修策略比较 识别输电瓶颈识别输电瓶颈 可靠性成本和价值分析比较可靠性成本和价值分析比较22思路和技术依据-有关定义有关定义电网可靠性概率评估可以回答：电网可靠性概率评估可以回答： 如何确定投资的额度，地点和时间？如何确定投资的额度，地点和时间？ 投资价值如何估算？投资价值

16、如何估算？ 增加、保持还是允许降低可靠性水平？增加、保持还是允许降低可靠性水平？ 由哪些方面参与决策？由哪些方面参与决策？ 如何安排最佳运行方式和维修计划？如何安排最佳运行方式和维修计划？23思路和技术依据-有关定义有关定义可靠性评估可以通过对可靠性评估可以通过对可靠性量化的信息可靠性量化的信息提供电力系统规划和运行提供电力系统规划和运行决策的科学依据决策的科学依据。24思路和技术依据-基本充裕性指标基本充裕性指标(电力系统的电力系统的)缺电概率缺电概率LOLP loss of load probability (of an electric power system) 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率。即式中：给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率。即式中： 系统处于状态系统处于状态i的概率；的概率； 给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状 态全集。给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状 态全集。 =siiPL