随着社会经济的快速发展、用电需求的不断扩大,发电系统日益复杂,其安全可靠运行面临新的挑战。在发电系统运行过程中,系统内机组的故障、极端的自然环境等因素都会影响发电系统的可靠性。为了细致地对发电系统可靠性建模,通常采用多状态系统可靠性模型。多状态系统是两状态系统的推广,在机组“正常工作”和“完全故障”这两个状态中引入多个中间状态,来描述设备老化和衰退的复杂过程。为了更精确地描述发电机组的设备特征,机组状态的数量逐渐增加;同时,发电系统内机组的数量也日益增多,系统规模越来越大,如何高效地评估大规模发电系统的可靠性成为亟待解决的问题。另一方面,发电系统所涉及的能源形式也更加丰富。随着综合能源系统的快速发展,更多涉及多能源的发电机组,比如热电联产机组,参与到发电系统中。与传统单一性能的发电机组不同,这些机组的产出包含了电能、热能等多种能源形式,而传统的多状态系统可靠性模型无法分析包含多性能的发电系统可靠性。因此,有必要对多性能的发电系统可靠性进行分析和评估,为多能源参与的发电系统安全可靠运行提供坚实的理论基础。本文针对复杂多状态发电系统,从大规模发电系统的可靠性高效评估和多性能发电系统的可靠性建模分析两个维度展开,主要研究内容如下:(1)建立了多状态发电系统的可靠性模型和评估方法。首先结合复杂发电系统的工程背景明确发电系统可靠性问题,建立了多状态发电机组和系统的可靠性模型,将通用生成函数法用于多状态发电系统可靠性评估,最后提出了系统结构树表示法简化串并联发电系统的结构表示,建立了多状态发电系统完整的分析流程;(2)提出了一种名为连续-离散近似法的大规模发电系统可靠性高效评估算法。首先,根据串联系统和并联系统可靠性计算的特征,采取不同的计算加速策略;其次,利用系统结构树将串并联结构的发电系统拆分为串联子系统和并联子系统,针对并联子系统采用基于中心极限定理的连续化近似,针对串联子系统采用基于随机采样的离散化近似,极大地提升了算法的计算效率;最后,通过控制两个算法参数,调节近似算法的计算效率和算法精度,以适应不同计算资源的限制和系统精度的需求;(3)提出多性能多状态发电系统的可靠性模型与评估方法。首先,分析多性能系统的状态比较方式,在此基础上,建立多性能多状态系统可靠性模型;其次,提出多性能系统的可分离性、单调性、相关性等系统可靠性的重要性质,完善多性能多状态系统可靠性理论;最后,利用多性能通用生成函数法进行多性能发电系统的可靠性评估,分析性能耦合对系统可靠性评估的影响。