一、成果名称

基于格论二分法的电力系统高效可靠性评估技术

二、所属领域

电力系统运行与控制、电力系统可靠性分析、新能源电力系统规划与评估

三、成果介绍

（一）整体介绍

本成果针对新能源规模化接入后电力系统状态空间指数级增长、传统可靠性评估方法效率低、精度不足的问题，将格论引入电力系统状态空间建模，将可靠性计算中的状态空间建模成为笛卡尔积形式，创新提出状态空间格论二分法划分技术，并设计配套的故障格定制化蒙特卡洛抽样（FMCS）方法，构建了一套集 “解析计算 + 精准抽样” 于一体的电力系统可靠性评估体系。成果通过将系统状态空间划分为正常格、故障格和混合格，仅对高影响的故障格和混合格开展最优潮流（OPF）分析，实现负荷失电概率（LOLP）的解析化、单调收敛计算；同时在故障格内开展定向蒙特卡洛抽样，彻底避免传统抽样方法对正常状态的无效采样，大幅提升缺电期望（EENS）的计算效率。该成果已在 RBTS、RTS-79 经典电力系统完成验证，相关研究成果已被 IEEE Transactions on Power Systems（电力系统领域顶刊）录用，具备坚实的理论基础和工程验证依据。

（二）技术优势

1. 计算效率的提升：所提出的FMCS方法指标计算效率较传统MCS方法在RBTS和RTS-79系统提升约256.3倍与26倍，较交叉熵蒙特卡洛采样方法提升约12.7倍与1.7倍。

2. 计算精度可控且单调收敛：二分法计算的LOLP为解析值下界，随故障格划分过程单调递增并快速逼近真实解析值，无随机误差；通过设置精度阈值可灵活调控评估精度，满足不同工程场景的精度要求。

3. 适配高可靠性 / 大尺度电力系统：传统MCS在高可靠性系统中因无效采样导致收敛极慢，本成果的FMCS方法仅在故障格内定向抽样，收敛速度几乎不受系统可靠性和规模影响，适配新能源高渗透、元件数量多的现代大电网。

4. 兼具工程指导性：故障格的最小元可直接定位电力系统薄弱环节（如关键发电机、输电线路、薄弱节点），不仅能完成可靠性评估，还能为电网规划、设备检修、故障防控提供精准的节点 / 元件级指导。

5. 稳定性与鲁棒性优异：经10次独立重复实验验证，成果的评估指标、计算量、耗时的变异系数均低于1.16%，无明显波动；同时对预设参数不敏感，避免了传统混合方法参数调优的繁琐过程。

6. 可扩展性：方法框架可扩展至多状态组件模型，适应新能源设备的多退化状态特性。

（三）产业化前景

随着“双碳”目标的持续推进，新型电力系统建设加速，风电、光伏等新能源大规模并网导致元件数量急剧膨胀，系统状态空间规模呈指数级上涨，传统可靠性评估方法面临"维数灾难"。本技术为以下场景提供高效计算工具：

1. 电力系统可靠性快速评估：省级及以上电网、新能源高渗透电网的快速可靠性评估；

2. 工程服务赋能：为电网企业提供定制化的电力系统可靠性评估工程服务，涵盖区域电网规划、新能源场站并网评估、输电线路 / 发电机检修方案优化等场景，提升电网规划和运行的科学性；

3. 产品化落地：可将本成果的核心算法封装为电力系统可靠性评估软件模块 / 插件，集成到现有电网规划、运行分析软件中，弥补传统软件在大尺度、高可靠系统评估中的效率短板，形成标准化的电力系统分析工具产品；

4. 技术迭代延伸：本成果的格论建模和二分法核心思想可延伸至多状态元件（如新能源机组退化状态）、分段连续故障模型的新能源电网，未来可开发适配新能源电力系统的专用评估技术，契合行业发展趋势，形成持续的技术迭代和产品升级能力。

（四）知识产权

本成果依托国家重点研发计划项目（No.2023YFA1011302）研发，相关核心技术已形成完整的理论体系和算法实现方案，具体知识产权包括：

1. Wan W , Hu H , Chen F ,et al.Reliability Assessment of Power System Based on the Dichotomy Method[J].IEEE Transactions on Power Systems 2026.DOI:10.1109/TPWRS.2026.3670147.

2. 已申请发明专利：陈飞宇, 万文杰, 胡寒, 刘晓宇, 冉谊, 于波, 赵克全. 基于布尔格划分的电力系统可靠性评估方法：CN202411021961[P]. 2024-12-27. (实审)

3. 研究团队拥有完整的算法源代码（MATLAB/Yalmip/Gurobi实现）

四、应用场景

本成果适用于电力系统全的可靠性评估与优化，核心应用场景包括：

1. 电网规划阶段：区域电网、跨区互联电网的规划设计可靠性校核，新能源场站并网对电网可靠性的影响评估，为电网网架结构优化、装机容量配置提供量化依据。

2. 电网运行阶段：现役电网的日常可靠性监测与评估，发电机、输电线路等关键设备的检修计划优化，通过定位电网薄弱环节，降低系统失电风险。

3. 新能源电力系统：风电、光伏高渗透电网的可靠性评估，新能源机组多状态退化下的电网风险分析，适配新能源出力波动性、元件多状态的特性。

4. 电力设计咨询：电力设计单位在电力工程设计、可行性研究中，开展系统可靠性量化分析，提升设计方案的科学性和合理性。

五、合作意向

本成果研发团队依托重庆师范大学国家应用数学中心、数学科学学院，拥有电力系统分析、应用数学、算法开发的跨学科研发能力，现面向全国诚寻各类合作，具体合作意向如下：

1. 技术成果转化合作：与电网企业、电力软件企业开展独家 / 非独家技术转化合作，共同将核心算法封装为软件产品、插件或硬件嵌入式算法，实现产业化落地，共享成果转化收益。

2. 工程技术服务合作：与电网公司、电力设计研究院、新能源企业建立工程服务合作关系，为其提供电力系统可靠性评估、薄弱环节定位、规划方案优化等定制化技术服务。

3. 联合研发合作：与电网企业合作开展工程化应用验证，开发实用化计算工具；围绕新能源电力系统可靠性评估、多状态元件建模等方向开展深度联合研发，共同推动技术迭代升级。

4. 技术授权合作：向电力行业相关企业授予核心算法的使用许可，支持企业在其现有产品、服务中集成本成果的技术，提升企业产品的技术竞争力。

六、对接咨询方式

联系人：王老师

联系方式：18883870581

电子邮箱：wyncamc@cqnu.edu.cn