摘要：电力系统是国家重要基础设施之一，政治经济发展与社会稳定仰赖于可靠的电力系统。迄今为止全球多次发生大停电事故。综合考虑大面积停电所涉及的负荷比例、影响用户规模、停电持续时间、舆论关注度等因素，全球在1965-2012年间发生了140起影响较大的停电事故。本文对能源转型下弹性电力系统的发展与展望进行分析，以供参考。
关键词：能源转型;弹性电力;展望
引言
作为电力系统运行的重要环节之一，电力用户在电网遭受攻击、性能下降时，不应仅仅被动承受损失。在未来开放电力市场中，电力零售商/售电商完全可以通过调整实时电价对灾时灾后电力负荷实现需求侧调控，通过削减柔性负荷，与狭义电储能等设备一起形成一种广义储能设施，为重要用户供电、电网抢修赢取时间，以市场化手段降低电网容灾和恢复成本。
1弹性概念
弹性概念由生态学家C.S.Holling于1973年首先提出，他认为弹性是指生态系统遭部分破坏后，依旧维持其状态的能力。Bruneau认为弹性是社会组织或机构抵御灾害发生，控制灾害蔓延，恢复社会秩序的能力。2009年美国国土安全部指出，弹性是系统对于潜在破坏性事件具有预防、承受抵御和恢复的能力。目前，针对电力弹性研究最多的是负荷弹性。根据影响负荷变化的不同客观不确定因素，负荷弹性可以分为多种类型，目前国内外研究范围最广的是价格弹性。负荷的价格弹性主要是指负荷随价格的变化而变化的程度，即负荷与电价间的弹性关系。负荷时间弹性的概念也很重要，是指负荷与时间存在的弹性关系，但并不是指负荷随时间的变化特点，而是强调负荷随时间的可转移性，即负荷从一个时间段转移到另一个时间段的可能性。
2弹性电力系统的研究内容
弹性电力系统建模。弹性电力系统的模型包括3类：极端事件的物理模型、极端事件对电力系统影响机理模型、电力系统的响应模型。极端事件的物理模型刻画了各种极端事件本身的物理特性和概率特性，例如分别采用了不同的概率分布来刻画飓风的发生频次、风速、移动速度和持续时间;极端事件对电力系统的影响机理模型多采用简化的脆弱性曲线刻画，用以描述电力系统元件故障率(线路、杆塔、绝缘子、变电站等)随极端事件参数变化的情况;而电力系统的响应模型则可用于分析极端事件扰动下的电力系统状态，例如小切负荷模型、复杂网络模型等。
3弹性电力系统的关键技术
3.1配电网应急响应和快速恢复技术
配电网是弹性电力系统研究的重要主体，具有更直接的效益，对弹性提升起到至关重要的作用。近几年有很多文献研究如何利用分布式电源和微电网进行配电网的应急响应和负荷恢复。其核心是通过改变配电网的拓扑结构，并协调其中的分布式电源和微电网，实现孤岛状态下配电网的灵活运行和可靠供电。根据研究的侧重点和考虑的因素。
3.2“大云物移智链”等新兴技术融合
“大云物移智链”(大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能、区块链)等现代信息技术、先进通信技术在应对极端事件、提升弹性方面具有强大潜力。例如人工智能技术构建的地震模拟、评估和响应系统能减少基础设施因地震造成的损失;利用大数据技术实现灾害实时数据的广泛收集，提高海量数据的融合处理能力，为应急人员提供实时动态策略，从而构建弹性城市。然而，这些技术尚未被有效应用在弹性电力系统提升中。
4电力系统弹性策略
4.1极端事件发生前的预防性策略
在制定预防战略时，系统工作人员主要关注极端天气事件对系统的影响。该统计模型以数据为基础，基于极端天气预报的随机性，目前经常被视为研究方法。该方法利用现有相关数据，通过智能算法和启发式算法，实现系统故障与极端天气事件之间的功能关系。通过系统树优化、优化应急电源配置、电路维护策略等，提高系统抵御潜在极端天气事件的能力。上述研究采用杆优化模型和基于场景的多层优化模型，对极端天气事件中的随机性进行了研究。研究在系统故障后配置最佳电源容量时遇到的问题，同时考虑到最小的负载。为了评估电力系统在极端电压降后的恢复能力，将恢复能力概念纳入了电力系统。对极端波动的城市弹性配电系统的评价。
4.2极端事件发生后的恢复性策略
系统出现故障后，必须快速恢复系统运行。此过程包括电源恢复、机架恢复和负载恢复。这是一个具有多个时段、多个目标和多个状态的优化问题。基于grms(genericorationmilestones)算法创建了一个恢复策略，该策略可以在系统部分故障或完全故障后执行。在配电系统中，优化系统维护技术人员的调配是实现快速电源恢复的一个重要问题。使用混合优化模型来解决维修人员调配优化中的问题，可以在系统的问题区域快速恢复电源。
5能源发展趋势
近10年来，全球能源发展的主要趋势没有改变。①对于未来能源需求增长，世界上很多知名研究机构都进行过预测：可再生能源和天然气将成为满足未来全球能源需求增长的主要来源，“低碳化”和“多元化”是未来能源发展的重要趋势与特征。随着太阳能、风能、地热能、海洋能及储能等新能源快速发展，能源正从过去以煤炭、油气、电力集中式资源供给，向集中式与“分散式”并重发展。②随着各种信息化技术在能源领域中的应用，特别是“数字化”技术逐步打破了不同能源品种间的壁垒，也成为未来的一大发展趋势。在能源界，“没有哪个国家能够在能源问题上独善其身”“技术没有国界”已经成为大家的共识。③全球能源互联网概念的提出与全球能源互联网发展合作组织的成立是能源“国际化”的一个重要标志。美国著名学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中，首先提出了能源互联网的愿景，引发了国内外的广泛关注。2015年9月26日，国家主席习近平在联合国发展峰会上发表重要讲话，倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色的方式满足全球电力需求，这是对传统能源发展观的历史超越和重大创新。能源科技国际合作越来越广泛，强度越来越大，投资100亿美元的国际热核聚变实验堆合作项目(ITER)，就是一个典型案例。低碳化、多元化、分散化、数字化和全球化将是未来能源发展的主要方向。
6弹性电力系统未来研究展望
1)在电力一次系统层面：①考虑能源转型特征和极端事件影响机理，对电力系统进行大风险评估和薄弱环节识别;②提出更全面的弹性配电网建模、优化及仿真分析方法;③建立综合能源系统的弹性理论体系;④挖掘电力市场对弹性提升的潜力，构建弹性参与的市场机制。2)在网络安全与电力二次系统层面：①研究电力信息物理融合系统的弹性建模、评估和提升方法，以抵御网络攻击;②推进“大云物移智链”新兴技术在弹性电力系统中的应用;③设计面向能源转型下灵活配电网的控制保护装置。
结束语
随着减排和环境保护形势的日益严峻，在新能源和智能化等技术进步和成本快速下降的推动下，全球能源沿着多元化、低碳化、分散化、数字化和全球化的方向加速转型，正在进入一个能源转型发展的时代。发展弹性电力系统既是应对各类故障事件的内在要求，又是能源转型与智能电网技术所带来不确定性、开放性、复杂性的外在驱动。准确把握能源技术发展趋势，对于指导科技创新的方向，以及国家制定能源政策和企业战略转型都具有重要意义。——论文作者：桑捷
相关期刊推荐：《中国电机工程学报》(旬刊)是中国电力行业的一流学术期刊，国家一级学报，全国中文核心期刊，国内外公开发行。主要报道电力系统及其自动化、发电及动力工程、电工电机领域的新理论、新方法、新技术、新成果。
