Planlegging under usikkerhet og med alternative løsninger – drøfting av utfordring og tilnærming

1SINTEF Energy Research

Planlegging under usikkerhet og med alternative løsninger – drøfting av

utfordring og tilnærming

Kjell Sand, SINTEF Energi

Kurs: ”Reinvesteringsstrategier i nettselskap” arrangert av Energiakademiet , Oslo Torsdag 6. mai 2010


Oversikt

Litt om usikkerhet og risiko

Metodikk for risikoanalyser – reinvesteringsanalyser

Risikoindikatorer – et nødvendig element i risikostyringen

Verktøy for risikostyring

Eksempler

3SINTEF Energy Research 3

The Risk DSAM projectRisk Based Distribution System Asset Management

Mål: Bedre beslutningsmetodikk for vedlikehold og reinvesteringer i distribusjonsnett på

Strategisk nivå – gode strategier for håndtering av ulike nettanlegg

Prosjektnivå – gode beslutninger på prosjektnivå

Varighet 2006-2010

4SINTEF Energy Research 4

R&D partners: Research Council of Norway Électricité de France R&D The Norwegian University of

Science and Technology SNF – Institute of Research

in Economics and Administration (Norway)

Lappeenranta University of Technology (Finland)

University of Porto/INESC (Portugal)

Utility partners:

Project partners:http://www.energy.sintef.no/Prosjekt/RISKDSAM


Project web page http://www.energy.sintef.no/prosjekt/riskdsam/


Risiko og usikkerhet er tvillinger

Risk Combination of the probability of an event and its

consequence.

Note 1: The term “risk” is generally used only when there is at least the possibility of negative consequences.

Note 2: In some situations, risk arises from the possibility of deviation from the expected outcome or event.

Kilde: ISO/IEC Guide 73 Risk Management – Vocabulary – Guidelines for use in standards.


Fremtiden er pr. definisjon usikker

Beslutninger om reinvesteringer angår fremtiden

Å la være å reinvestere er også en beslutning

I beslutninger om reinvesteringer i kraftsystemet inngår mange stokastiske – dvs usikre parametere

Omgivelser, værpåkjenninger er viktige kilder til usikkerhet

Vi bør bruke statistiske metoder som et hjelpemiddel

Og det er umulig å finne frem til et optimalt reinvesteringstidspunkt med presisjonen ”måneden/uken/dagen før anlegget feiler”


Et mye brukt risikomål

Forventet risiko

R= ∑pi∙Ki

Anvendt på terningkast

R= ∑pi∙Ki

=1/6 ∙1+ 1/6 ∙2+ 1/6 ∙3+ 1/6 ∙4+ 1/6 ∙5+ 1/6 ∙6 = 3,5 (!)


Risikoen kan øke over levetiden

Tid

Påkjenning/Styrke

Levetid NormaleDriftspåkjenninger(fase-jord spenning)

Tilfeldige påkjenninger(f.eks. jordfeil)

Isolasjonsnivå

Feil

RKILE= 10.000kr RKILE= 90.000kr


Observation , year 1-6 (performance)

Probability distribution (exposure )

#

5

3

4

2

1

6

Ikke levert energi/år

Pro

babili

ty

Observation , y 1-6 ( )

Probability distribution (exposure )

#

5

3

4

2

1

6

Pro

babili

ty

Forventningsverdi

Det er forskjell på det vi er utsatt for og det vi opplever - Historikk versus eksponering

Risiko


0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

2002 2003 2004 2005 2006 2007

EN

S (

MW

h/y

r)

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

2002 2003 2004 2005 2006 2007

EN

S (

MW

h/y

r)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2002 2003 2004 2005 2006 2007

EN

S (

MW

h/y

r)

Norge

Nettselskap med 180.000 kunderNettselskap med 6.500 kunder

Historikken kan oppvise stor variasjon Eks: ILE

Standardavvik typisk 60-70% av forventningsverdi

Få< 30% - få > 200%

i seksårs perioden


RISK-DSAM filosofi:

Risikobasert nettforvaltning


Risikoanalyse

Risikoanalysen gjennomføres grovt sett ved å svare på tre grunnleggende spørsmål:

1. Hva kan gå galt?

2. Hva er sannsynligheten for at de uønskede hendelsen inntreffer?

3. Hvilke konsekvenser kan de uønskede hendelsene medføre?


Risikokonsekvenser foreslått i RISK DSAM

Økonomi Sikkerhet Miljø Omdømme Leveringskvalitet Sårbarhet Kontrakter

Alle er relevante i forhold til reinvesteringsanalyser, men eksplisitt i analysene legges det oftest mest vekt på de som er uthevet


Risikomodellering,Risikoanalyse, Beslutning

Risikokilder / Trusler /Uvisshet

Risikoberegninger - Sannsynlighet - Konsekvensmål - konsekvensindikatorer

Risiko håndtering/Risiko optimalisering - Risiko reduksjon - Overføring av risiko - Risiko erkjennelse

Identifisering av risiko scenarier

Planlegging av risikoanalyseMotivasjonInteressenter - interesserSystemavgrensing Kriterier - restriksjonerTidshorisont - modellambisjonerTerminologi

Risikoaksept

Trusselbildet

Risiko vurdering

- Risikokriterier

Mulige uønskede hendelser med virkning for: Økonomi, Sikkerhet, Miljø, Omdømme, Leveringskvalitet, Avtaler, Kontrakter

OK?

Ja

Nei

Tilstand/status til nett, selskap, leverandører

HistorikkFeil, avbrudd, HMS, (avvik, ulykker,

utslipp,…), klager,…. Risiko-

kommunikasjon




Planlegging av risikoanalyseMotivasjon

Interessenter - interesserSystemavgrensing Kriterier - restriksjonerTidshorisont - modellambisjonerTerminologi

Trusselbildet




utslipp,…), klager,….

Risiko-

kommunikasjon


Risikomodellering,Risikoanalyse, Beslutning Risikoberegninger

- Sannsynlighet - Konsekvensmål - konsekvensindikatorer


Risikoaksept

Risiko vurdering

- Risikokriterier

OK?

Ja

Nei

Risiko-

kommunikasjon


Risikoindikatorer


Definisjon fra RISK DSAM prosjektet

Risikoindikator: Parameter som gir informasjon om risiko.

Note 1 Kan si noe om risikoeksponering eller risikohistorikk Note 2 Kan inneholde informasjon om sannsynlighet, konsekvens

eller begge deler.


Mer informasjon finner du i:

TR A6787:

Risk indicators for distribution system asset management

Rapporten kan bestilles her:

http://www.energy.sintef.no/publ/rapport/09/tr6787.htm


Risiko-indikatorer har flere anvendelser:







Risikoaksept

Trusselbildet

Risiko vurdering

- Risikokriterier


OK?

Ja

Nei




kommunikasjon


Anbefalt arbeidsflyt:

Etabler rutiner for bruk av indikatorer

Velg risikoscenarier

Identifiser forhold som inngår i scenariet og som har betydning for risiko

Vurder hvilke forhold som kan endres gjennom tiltak (endring av styringsparametere)

Identifiser forhold med størst innvirkning på risiko

Etabler mulige indikatorer for disse forhold

Velg et sett med indikatorer (så få som mulig)

Trinn 1

Trinn 2

Trinn 3

Trinn 4

Trinn 5

Trinn 6

Trinn 7


Modellering av risikoeksponering

Distribution

system

Organisation

Resources

Modelling

Parameters

Risk indicators

Risk

exposure

model

Risk indicators

Other results


Simuleringsverktøy/modeller kan gi oss risikoindikatorer

Eksempel: Bidrag til forventede KILE-kostnader simulert i NetBas


Sjekkliste for risikoindikatorer

Er indikatoren entydig og veldefinert Er den koblet til selskapets mål og verdier Står ressursene som benyttes til å framskaffe indikatoren I

forhold til forventet nytte? Er den enkel å bruke til beslutninger? Finner brukerne den relevant og er den akseptert? Er indikatoren fremoverskuende og kan den påvirkes av

tiltak?


Indicator: Compensation for interruptions longer than 12 hours

Objective:Keep long duration interruptions for customer low and company reputation high by efficient fault correction and correct maintenance of the assets

Definition: Total compensation recorded last 12 months

Relevance for the RISK DSAM consequence classes(3= Large 2= Medium, 1=Small, Blank= No relevance)

Economy Quality ofsupply

Vulnerability Prof. safety Public safety

Environment Political/PR Contract

1 2 3

Target value:Less than 1 mill NOK per year

Acceptable deviation:-

Description of how the indicator is established:The Fault and interruption registration system (FASIT- DARWIN)

Provided by:Control centre

Used by:Network management , Control centre

Frequency – observation period:12 months – updated each 3 months

Indicator premises:

Control parameters:Fault correction efficiency, emergency preparedness

Other comments:

Dokumentasjon av indikatorer


Litt om verktøy - eksempler


For reinvesteringsanalyser i kraftnett er nettinformasjonssystemet et viktig verktøy:

..og tilstandsinformasjon er et viktig utgangspunkt






Identifisering av risikoscenarier


Risikoaksept

Trusselbildet

Risiko vurdering

- Risikokriterier


OK?

Ja

Nei




kommunikasjon

FASITNettarkivVedlikeholdssystem

FASITNettarkiv-anleggsdatabasenVedlikeholdssystemetNettberegningerPålitelighetsberegningerDriftsstøttesystem

Pålitelighets-beregningerLCCNettberegninger

Pålitelighets-beregningerLCCNettberegninger

Verktøy/data i nettinformasjonssystemet


I reinvesteringsanalyser sier pålitelighetsanalyser noe om risikoen assosiert med ulike alternativ

Forventet KILE/år


For mer spesialiserte og detaljerte pålitelighetsanalyser finnes det en rekke metoder

Men da må vi gjerne kun se på en meget avgrenset del av kraftsystemet Transformatorstasjon Nettstasjon …


Bottom-up methods (mainly dealing with effects of single faults),

Event tree analysis (ETA) Failure mode and effects analysis (FMEA) Hazard and operability study (HAZOP)


Top-down methods (able to account for effects arising from combination of faults)

Fault tree analysis (FTA) Markov analysis Petri net analysis Truth table (structure function analysis) Reliability block diagrams (RBD) Bow tie model Bayesian Belief Networks (Influence Diagrams)


Bow-tie med feil- og hendelsestre

Unwantedevent

Causes Consequences

Threats Barrier 1 Resource1Condition1

Y

N

Consequence 1

Consequence 2

Consequence 3

Consequence 4

Barrier 2 Resource 2Condition 2

Y

N

Barrier 3 Resource 3Condition 3

Y

N

Fault tree

Event tree


Fault tree

Fault tree

Event tree

Consequence categories

Bowtie model



Risikomatriser er mye brukt til å fremstille resultater fra vurderinger og simuleringer

Unacceptable

Undesirable

Acceptable with controls

Acceptable

Unacceptable

Undesirable

Acceptable with controls

Acceptable

Negligible Marginal Medium Critical Catastrophic

Frequent

Probable

Occasional

Remote

Improbable


Component/ sub system

A. Building

A.1 Adequate protection against unauthorised access

A.2 Safe escape route in case of unexpected event

A.3 Substation easily accessible

A.4 Intrusion of water

A.5 Any other circumstances

B. Cable terminations

B.1 Termination type

B.2 Partial discharges audible

B.3 Any other circumstances

C. Breakers

C.1 Breaker type

C.2 Condition

C.3 Enclosure

C.4 Any other circumstances

D. Low-voltage system

D.1 Enclosure

D.2 Single pole switches

D.3 Any other circumstances

E. Transformer

E.1 Insulating medium

E.2 Condition

E.3 Oil collector underneath?

E.4 Any other circumstances

Investment cost [kNOK]

Remaining lifetime [years]

Ch

eck

list

for

MV

/LV

su

bst

ati

on

Component/ sub system Current state

A. Building

A.1 Adequate protection against unauthorised access

A.2 Safe escape route in case of unexpected event

A.3 Substation easily accessible

A.4 Intrusion of water

A.5 Any other circumstances -


B.1 Termination type Oil filled

B.2 Partial discharges audible No

B.3 Any other circumstances -

C. Breakers

C.1 Breaker type Air

C.2 Condition Average

C.3 Enclosure Closed

C.4 Any other circumstances -


D.1 Enclosure Open

D.2 Single pole switches Yes

D.3 Any other circumstances -

E. Transformer

E.1 Insulating medium Oil

E.2 Condition Average

E.3 Oil collector underneath? Yes

E.4 Any other circumstances -

Investment cost [kNOK]

Remaining lifetime [years]

Alternative 1: Minimum solution

Alternative 2: New substation

Current state Alternative 1 Alternative 2

A. Building

- -


Oil filled Oil filled Dry

No

-

C. Breakers

Air Air SF6

Average Average Better

Closed Closed Closed

- - -


Open Protected Protected

Yes Yes No

- - -

E. Transformer

Oil Oil Oil

Average Average Better

Yes Yes Yes

- - -

100 800

< 10 > 30


Multi-Criteria Decision Analysis -MCDA

En beslutningsstøtte prosess

Nyttig når flere, gjerne motstridene kriterier inngår

Hjelper beslutningstakere til å forstå bedre:problemet de står overforhvordan deres egne verdier, erfaringer og preferanser påvirker

beslutningen


Eksempel

Hva skal gjøres med denne nettstasjonen:

Tre effektbrytere, luftisolerte 315 kVA transformator Bygning i dårlig tilstand Korrosjon og skader (partielle utladninger) på

endemuffer Har hatt feil på to effektbrytere og den ene ble byttet


Alternativ

6 alternativ6 alternativ: Ny nettstasjonDelvis rehabiliteringFlyttingTotal rehabiliteringBytte effektbrytere La det være som det er


Beslutningskriterier

Kostnader Personsikkerhet KILE Omdømme: (estetikk, leveringskvalitet) - skala:

1 publikum positive, 0 nøytral, -1 litt misfornøyd -2 misfornøyd -3 meget misfornøyd.


PRIME

Vekting av kriteriene – det viktigste får 100 i vekt (og er uten usikkerhet dvs nedre og øvre grense er like


Resultat av analysen

Anbefalt

alternativ

Documents

Planlegging under usikkerhet og med alternative løsninger – drøfting av utfordring og tilnærming