运行可靠性与保险机制相结合的发电系统风险抑制方法研究

There is coupling relationship between operational reliability (OR) and actuarial science (AC). Operational reliability is used to identify risk, and insurance premium determined by actuarial science can be used to mitigate risk. The combination between OR and AC provides a new way for risk mitigation of generation system. The concept of transient state is used to link OR and AC. Firstly, operational reliability takes frequency control processes into consideration. Frequency control process is a transient process, which is used to represent stable state to another stable state. Secondly, traditional AC puts more emphases on the results without considering the deteriorative processes of accident. Due to the strong interoperability, frequency error in some areas may lead to large-scale power system blackouts because of the insufficient frequency control ability. AC considering transient risk Is defined as operational AC. Thirdly, Ac is modeled based on reliability indices, and then operational AC is improved as operational reliability actuarial science. Finally, the determined insurance premium stimulates the improvement of frequency control ability, stabilizes power system frequency and reduces generation system risk.

发电系统运行可靠性与保险精算之间存在耦合关系，运行可靠性具有风险辨识能力，保险精算确定的保费在一定程度上抑制风险事件的发生。运行可靠性与保险精算的结合为抑制新能源输出功率波动提供了新思路。项目依据“暂态”概念将运行可靠性和保险精算有机融合。首先，在经典静态可靠性的基础上，增加系统频率从稳态到再次稳态的“暂态”调节过程，因此发电系统运行可靠性计及了调频过程。其次，经典保险精算关注事件发生的“稳态”结果，忽略了事件从发生到结果的演进过程。由于电网的互联互通，局部地区的频率异常，由于调频处置能力不足，可能导致大规模停电事故的发生。因此，计及调频过程“暂态”风险的保险精算定义为运行保险精算。再次，基于运行可靠性评估构建运行保险精算模型，将可靠性与保险有机融合，使运行保险精算演变为运行可靠性保险精算。最后，通过保费刺激提升调频能力，确保系统频率稳定的同时，最大限度地抑制发电系统运行风险。

发电系统运行可靠性与保险精算之间存在耦合关系，运行可靠性具有风险辨识能力，保险精算确定的保费在一定程度上抑制风险事件的发生。运行可靠性与保险精算的结合为抑制新能源输出功率波动提供了新思路。基于这个思路，本项目从理论分析、模型构建、应用研究三个层面开展工作。研究的成果具体包括：1）分析了高比例可再生能源系统的失衡功率衰减机理。研究了出力不确定性导致的功率失衡。构建了高比例可再生能源系统功率不确定度模型体系。2）分析了全局最优化问题的求解方法。分析了非凸优化和凸优化的从属关系。通过对全局最优化问题的求解判断全局最优解的存在性。3）研究了传统发电系统可靠性指标的耦合关系。采用序贯优化和可靠性评估方法(SORA)实现了发电系统可靠性指标的解耦。4）构建了基于序贯蒙特卡洛方法的发电系统异质可靠性指标评估模型。通过对系统状态的连续性分析和转移分析获得系统的各类异质可靠性指标。5）构建了发电系统运行可靠性价值评估模型。考虑了系统连续供电中断的可靠性成本与用户停电损失，设计了发电系统可靠性成本价值分析方法。6）提出了多种运行可靠性保险精算模型。首先基于发电系统期望停电损失构建了基本的保费精算模型。然后计及潜在的损失风险构建了基于VaR体系的风险保费精算模型。7）设计了一种发电系统运行可靠性评估软件。前端控制界面可以实现数据批量录入和可视化展示。后端处理系统采用SORA优化算法实现高效可靠性分析。8）设计了一种发电系统运行可靠性保险精算软件。添加了发电系统可靠性评估指标的批量输入。内部嵌入了基于可靠性评估模型和风险保费模型迭代混合的优化算法。实现了保费评估效率的提高。目前国内外在运行可靠性和保险机制相结合抑制发电系统风险的理论方法和工程实践方面处于空白状态，本项目提出了一整套发电系统运行可靠性与保险机制的分析、建模、融合策略，在一定程度上填补了该研究领域的空白。