generating system reliability indices
简介
用来定量估计发电系统供电充裕度的尺度。可分为确定性指标和概率性指标两大类。确定性指标如系统备用容量，是凭系统规划人员经验确定的，是电力系统早期最通用的可靠性指标;概率性指标是考虑到发电机组故障的随机性，以可靠性理论为指导，通过概率统计的方法确定的指标。概率可靠性指标经过几十年来的研究发展日趋完善，在发电系统的规划设计中已逐步取代了确定性指标，得到广泛的应用。
确定性指标 通常有两种表示方法：百分备用指标和最大机组备用指标。
概率性指标 为满足各种不同场合下估计发电系统可靠性的需要，已有10多种不同的指标，其中最常用的有：电力不足期望值(loss of load expectation，LOLE )，电力不足概率(loss of load probability，LOLP)，小时电力不足期望值(hourly loss of loadexpectation，HLOLE)，电量不足期望值(expectedenergy not supplied，EENS)，电力不足频率和持续时间(loss of load frequency and duration，F&D)和系统-分(system minutes，SM)指标等。
电力不足期望值 在给定期间内(通常为1年)系统可用发电容量小于日峰荷的天数期望值，其算式为
LOLE (期间)
(Cs-Lj)，d/期间 (1)
式中Cs为系统可用容量(装机容量扣除计划检修容量);Lj为第j天的日峰荷;P (Cs-Lj)为第j天所有强迫停运容量X大于或等于Cs-Lj的累积概率，可由发电系统容量模型与其负荷模型结合而求得;n是研究期间的天数。
显然，LOLE是在假定系统日峰荷持续一天不变的条件下求得的，因此对发电系统可靠性是一种偏保守的估计。这一指标在发电系统规划设计中得到广泛的应用。根据1983年国际大电网会议的统计资料，世界上有16个国家包括20家电力公司应用LOLE指标作为发电系统风险度的判据，它们规定的标准值在0.1～5d/a之间。
电力不足概率 当期间为1天或只是一个负荷时，有
LOLP=LOLE (1天)=P (Cs-L) (2)
LOLP是一真正概率值(无量纲)，通常用来研究一发电系统的可用容量(见电力系统可靠性基本数据)不满足年最大负荷需要的概率。
小时电力不足期望值 将小时负荷模型与发电容量模型结合所求得的电力不足期望小时数。因此，只须对式(1)稍加修改即可得
式中n为研究期间天数;Lj，k为第j天第k小时的负荷。
HLOLE是按日负荷曲线(见电力系统负荷曲线)逐小时算出的指标，它表明研究期间期望停电小时数，而LOLE是在假定日峰荷持续一整天条件下算出，实际是对研究期间在日峰荷时停电次数的估计。因此，这两个指标的概念不同，不存在相互转换的关系。
HLOLE指标在少数几个国家中使用，规定的标准判据值为2.4～60h/a不等。
电量不足期望值 在一定期间内由于发电机组随机强迫停运而少向用户供的总电量期望值，即
式中Cs为系统可用发电容量;R为在该小时负荷为L时系统的备用容量即R=Cs-L，MW; X和p (X)为发电强迫停运容量及处于这一状态的确切概率。EENS可以方便地应用小时负荷和发电系统容量模型数据进行计算，可用图来说明。图中假定容量模型中的功率步长△X=1，这样所有竖直矩形的底边等于1而 高等于
p(x)=P(X)，即停运容量≥X的累积 概率。由于所有矩形面积之和即所求EENS，故有
当容量模型中的功率步长△X不等于1，且负荷L的值并不恰好使R=Cs-L对应某一停运容量时，则式(5)应修正为
式中ε=(R/△X-N)P[(N+1)ΔX]，N=(R/△X)取整。对于大型系统或△X不大时，误差ε的影响可以忽略。当研究的是某一期间(周、月或年)的指标时，由式(6)可得(略去ε)
式中n为研究期间的天数;Cj为第j天的系统可用发电容量。
利用容量模型计算EENS示意图
EENS指标可用来估计用户由于停电造成的经济损失，法国、意大利、瑞典等国也用EENS作为发电系统风险度的判据。
电力不足频率和持续时间 容量模型中计算的频率仅是表明发电机组停运特性的参数，但发电机组停运不一定引起系统电力不足，因此，必须将容量模型参数与负荷的变化相结合，才能求得系统故障频率及持续时间。目前计算系统故障频率的方法根据所用负荷模型不同有两种公式。
利用小时负荷模型推导的计算系统故障频率公式具有如下形式
式中n为研究期间天数;Cj和Lj分别为第j天的系统可用发电容量和日峰荷; Lj，k为第j天第k小时的负荷;Pj(·)和Fj(·)分别为累积概率和累积频率。
式(8)求得的系统故障频率是以天数为基础表示的，即表明出现系统故障的天数而不是故障的次数。因此，与日负荷曲线的形状(例如单峰或双峰曲线)无关。
这种情况下的系统故障持续时间指标用下式计算
将式(3)和式(8)代入上式，得D
(期间)
应用两级日负荷模型(见发电系统可靠性负荷模型)计算系统故障频率时，假定日最高负荷L持续时间为t，并忽略最低负荷L0时发生系统故障的可能性(相当于令L0＝O)，则式(8)可简化为
式中n为研究期间天数;Cj和Lj分别为第j天的系统可用发电容量和日最高负荷;tj为第j天日最高负荷的持续时间。在这种情况下系统故障持续时间指标为
显然，系统故障频率和持续时间按两级负荷模型计算时较为简单，而按小时负荷模型计算时较为精确。
系统-分 20世纪80年代以来表示系统故障严重程度的指标，表示为
式中j为研究的期间;Ls为研究期间内系统的最大负荷;SMj为系统在最大负荷时整个系统停电的分钟数。也就是一个系统-分相当于系统在最大负荷时停电1 min。这一指标多用来估计发输电系统可靠性。
可靠性指标的应用 主要用于发电规划中确定系统必须的备用容量、装机类型和进度，比较不同方案，安排系统机组的检修计划等。其中LOLP和LOLE应用最广，而其他指标通常配合使用。LOLE对反映小时负荷变化的影响不灵敏，因此，在研究负荷调整管理对可靠性的影响时，用HLOLE、EENS和F&D指标就更合适。