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核心提要

●多能源電力系統(tǒng)發(fā)展需要能兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、清潔、低碳多目標(biāo)的新思路和新范式，韌性是其中不可或缺的因素

●需要建立“以不變應(yīng)萬(wàn)變”的普適防御機(jī)制，與現(xiàn)有針對(duì)特定類型事件的預(yù)案形成互補(bǔ)，完善電網(wǎng)安全韌性支撐體系

韌性時(shí)代：電力系統(tǒng)安全面臨的最大挑戰(zhàn)來(lái)自未知事件

近十年，世界范圍內(nèi)發(fā)生了多起始料未及、影響巨大的事件，包括中美貿(mào)易戰(zhàn)、英國(guó)脫歐、新冠疫情、俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)等，逆全球化趨勢(shì)明顯，讓我們不得不重新思考未來(lái)發(fā)展之路。提出“能源互聯(lián)網(wǎng)”概念的著名未來(lái)學(xué)家杰里米·里夫金在他的著作《韌性時(shí)代》中提出：在新時(shí)代，效率與韌性的權(quán)衡取舍不可避免，效率應(yīng)讓位于韌性。

世界范圍內(nèi)因極端自然災(zāi)害、蓄意攻擊、意外事故等導(dǎo)致的大停電事故頻發(fā)。專家學(xué)者通過(guò)回溯事件發(fā)生發(fā)展過(guò)程找到規(guī)律、形成經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于防范同類事件有積極助益。然而，對(duì)電力系統(tǒng)造成最大威脅的是未知事件，包括強(qiáng)度超出預(yù)期的災(zāi)害（如2012年日本福島大地震）、首次出現(xiàn)的事件形式（如2015年烏克蘭電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攻擊事件）等。防范這類事件的難點(diǎn)在于我們無(wú)法預(yù)判這些事件是否會(huì)發(fā)生、何時(shí)發(fā)生、如何發(fā)生以及會(huì)造成怎樣的影響，甚至在這類事件發(fā)生前不知其存在。

大停電事故造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響是全局性的，由全社會(huì)共擔(dān)。西方資本主義國(guó)家的電力企業(yè)多為私企，以利益最大化為主要目標(biāo)，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)通常僅考慮大停電對(duì)企業(yè)利益的影響。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)均為大型央企，做決策時(shí)站在全社會(huì)角度，電網(wǎng)安全裕度較為充裕，對(duì)于抵御未知事件是有益的，因此除因極端自然災(zāi)害（如2008年冰災(zāi)）造成停電事故外，我國(guó)未發(fā)生過(guò)連鎖故障等嚴(yán)重電網(wǎng)事故。電網(wǎng)安全裕度的價(jià)值很難準(zhǔn)確評(píng)估，且往往被低估。因此，筆者認(rèn)為，在權(quán)衡安全性和經(jīng)濟(jì)性時(shí)需謹(jǐn)慎，不可盲目追求常規(guī)意義下的高收益，設(shè)備利用率也不是越高越好。

在能源轉(zhuǎn)型和“雙碳”戰(zhàn)略指引下，我國(guó)電力系統(tǒng)逐步發(fā)展為多能源電力系統(tǒng)。首先，電源形式多樣化，除傳統(tǒng)煤電和水電外，風(fēng)電、光電、燃?xì)獍l(fā)電的容量和占比均不斷提升，推動(dòng)電能利用清潔化、低碳化。其中，風(fēng)、光、水等可再生能源具有“靠天吃飯”的特點(diǎn)，存在“氣候風(fēng)險(xiǎn)”，2021年9月東北限電、2022年8月四川限電事件都是典型案例。其次，電網(wǎng)與供氣、供熱等能源網(wǎng)絡(luò)耦合緊密，通過(guò)多能互補(bǔ)提升能效和經(jīng)濟(jì)性。然而，多能耦合亦增加了故障連鎖傳播風(fēng)險(xiǎn)（如2021年2月美國(guó)得州限電事件）?？梢?jiàn)，多能源電力系統(tǒng)發(fā)展需要能兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、清潔、低碳多目標(biāo)的新思路和新范式，韌性是其中不可或缺的因素。

韌性電網(wǎng)：亟須建立“以不變應(yīng)萬(wàn)變”的韌性提升機(jī)制

2022年，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司聯(lián)合北京交通大學(xué)、清華大學(xué)等高校合著的《韌性電網(wǎng)》專著出版，提出了“韌性電網(wǎng)”概念，即“能夠全面、快速、準(zhǔn)確感知電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，協(xié)同電網(wǎng)內(nèi)外部資源，對(duì)各類擾動(dòng)做出主動(dòng)預(yù)判與積極預(yù)備，主動(dòng)防御，快速恢復(fù)，并能自我學(xué)習(xí)和持續(xù)提升的電網(wǎng)”，并指出韌性電網(wǎng)應(yīng)具備感知力、應(yīng)變力、防御力、恢復(fù)力、協(xié)同力和學(xué)習(xí)力。那么，該如何建設(shè)韌性電網(wǎng)呢？

極端事件種類多且難預(yù)測(cè)，甚至在其發(fā)生前不知其存在（未知的未知）。因此，需要建立“以不變應(yīng)萬(wàn)變”的普適防御機(jī)制，與現(xiàn)有針對(duì)特定類型事件的預(yù)案形成互補(bǔ)，完善電網(wǎng)安全韌性支撐體系。在此，筆者拋磚引玉，提出以下幾種韌性提升普適機(jī)制。

第一，資源分散化，提升各層級(jí)局部電網(wǎng)的自治運(yùn)行能力。我國(guó)現(xiàn)已建成覆蓋全國(guó)主要區(qū)域的交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)，集中建設(shè)電源、遠(yuǎn)距離輸電、大范圍互聯(lián)帶來(lái)的收益是顯而易見(jiàn)的。然而，集中化亦可導(dǎo)致能量受端地區(qū)的電網(wǎng)過(guò)度依賴外部電力供應(yīng)，電網(wǎng)脆弱性增加。因此，在一定程度上將資源分散化，在各層級(jí)電網(wǎng)中合理布局保障性、支撐性和靈活性資源，通過(guò)建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)局部電網(wǎng)”、微電網(wǎng)（群）等，在集中與分散之間找到合理的平衡點(diǎn)，能夠以較小的代價(jià)提升各層級(jí)局部電網(wǎng)的極限生存和自治運(yùn)行能力。

第二，發(fā)掘靈活性，增加可參與系統(tǒng)調(diào)控的資源種類和體量。多能源電力系統(tǒng)中風(fēng)電、光伏等新能源具有波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性，其參與穩(wěn)態(tài)調(diào)度、暫態(tài)頻率和電壓支撐的能力較弱。通過(guò)優(yōu)化調(diào)配系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的各類可用資源，加強(qiáng)需求側(cè)響應(yīng)、虛擬電廠等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使更多資源參與到電網(wǎng)多時(shí)間尺度的調(diào)控過(guò)程中，增加電網(wǎng)中可調(diào)控資源的種類、數(shù)量/容量及分布廣度，從而提升電力系統(tǒng)適應(yīng)各類隨機(jī)擾動(dòng)的能力。

第三，多主體協(xié)同，拓展多種能源系統(tǒng)間的互補(bǔ)互濟(jì)空間。通過(guò)分析電、氣、熱等能源系統(tǒng)間的耦合關(guān)系，設(shè)計(jì)協(xié)同防御機(jī)制，形成“命運(yùn)共同體”，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急場(chǎng)景聯(lián)防聯(lián)控。在事件發(fā)生發(fā)展階段，協(xié)同機(jī)制可避免故障在系統(tǒng)間耦聯(lián)傳播，并在各系統(tǒng)的“保供”決策中考慮對(duì)其他系統(tǒng)的支撐作用，實(shí)現(xiàn)事中互濟(jì)。在事后恢復(fù)階段，亦可制定多能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)恢復(fù)策略，統(tǒng)籌考慮耦合設(shè)備功能恢復(fù)與各能源系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)序，從而提升事后恢復(fù)效率。

韌性思維：觀念和范式轉(zhuǎn)變是迎接新挑戰(zhàn)的關(guān)鍵

底線思維：建立普適性兜底防御機(jī)制以應(yīng)對(duì)未知極端事件，是底線思維的一種體現(xiàn)。對(duì)于無(wú)法用概率描述的未知事件，風(fēng)險(xiǎn)理論失效，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算電網(wǎng)投資策略的期望收益，也就無(wú)法基于準(zhǔn)確計(jì)算開(kāi)展電網(wǎng)規(guī)劃，但電網(wǎng)管理者仍需要做出關(guān)于未來(lái)電網(wǎng)規(guī)劃的決策。有必要在決策中運(yùn)用底線思維，開(kāi)展巨災(zāi)情景構(gòu)建與分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急體系中的結(jié)構(gòu)性缺陷，在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中體現(xiàn)韌性提升普適機(jī)制。

辯證思維：基于辯證思維權(quán)衡電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性與韌性，分析和定位新技術(shù)效用，以有限的投入最大化韌性提升成效。在電網(wǎng)規(guī)劃方面，無(wú)須為應(yīng)對(duì)極端事件部署性價(jià)比太低的專用資源，通過(guò)改變資源規(guī)劃理念，統(tǒng)籌考慮資源集中開(kāi)發(fā)大范圍調(diào)配的經(jīng)濟(jì)效益和資源分布式開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)的適應(yīng)性提升，兼顧風(fēng)光水氣煤多種資源對(duì)清潔低碳、經(jīng)濟(jì)高效、安全韌性的貢獻(xiàn)，提出均衡多目標(biāo)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。在新技術(shù)應(yīng)用方面，同一技術(shù)手段如何使用是關(guān)鍵。例如，虛擬電廠等技術(shù)可提升系統(tǒng)靈活調(diào)控能力，若將其作為實(shí)際機(jī)組的重要補(bǔ)充，則可提升韌性；若以虛擬電廠替代了部分傳統(tǒng)電廠以提升常規(guī)運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，則可能反而降低了韌性，畢竟虛擬電廠相比于真實(shí)發(fā)電廠，其魯棒性和可靠性較差。

系統(tǒng)思維：電力系統(tǒng)規(guī)模不斷增加，且與供氣、供熱、交通、通信等基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)相互耦合，形成巨型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，僅采用還原論思維模式已不能解決電力系統(tǒng)安全所面臨的復(fù)雜問(wèn)題，亟須借鑒整體論的系統(tǒng)思維。采用系統(tǒng)科學(xué)的最新理論，綜合整體論和還原論，關(guān)注耦合系統(tǒng)整體具有、而其組成部分沒(méi)有的性質(zhì)，有助于我們理解極端事件下故障在多主體間耦聯(lián)傳播的機(jī)理，探索協(xié)同應(yīng)災(zāi)之道。