本文由福州大学电气工程与自动化学院的张亚超、丁志龙、谢仕炜、林俊杰、舒胜文合作撰写，发表于《电网技术》（Power System Technology）2023年第5期。文章题为《面向能源互联网的配电网韧性提升研究综述及展望》（Review and Prospect of Power Distribution Network Resilience Enhancement for Energy Internet），是一篇系统性综述论文，聚焦能源互联网背景下配电网应对极端事件的韧性评估与提升策略。
论文主题与背景
文章的核心议题是探讨能源互联网（Energy Internet）多能耦合背景下，配电网如何通过跨系统协同提升应对极端灾害（如飓风、地震、网络攻击）的韧性（Resilience）。作者指出，传统配电网因冗余度低、控制手段匮乏，在极端事件中表现脆弱，而能源互联网通过电力、天然气、交通、信息网络的深度融合，为韧性提升提供了新途径。这一研究的必要性源于两方面：一是极端事件频发对电力系统安全构成严重威胁（如2008年南方冰灾、2017年飓风“艾尔玛”）；二是多能耦合系统在故障传播与协同恢复中存在复杂动态特性，需建立跨维度韧性评估与优化框架。
主要观点与论据
韧性评估的理论框架
韧性评估是韧性提升的基础，需从静态拓扑指标（如网络渗流理论）和动态功能指标（如系统恢复曲线）两方面构建多属性决策体系。例如：
- 静态指标：文献[17-18]基于复杂网络分析量化配电网拓扑韧性；文献[19]采用Choquet积分整合多指标。
- 动态指标：文献[20]提出“韧性三角形”模型，通过功能缺失面积量化恢复力；文献[24-25]建立多阶段力学映射模型，综合评估抵御力与恢复力。
*支持理论*：针对不确定性，蒙特卡洛模拟[21]、信息熵法[22]用于生成故障场景集，概率性指标（如期望值）更适用于多重攻击场景。
多能耦合系统的韧性评估挑战
能源互联网中，电力、天然气、交通、信息网络通过能量流、交通流、信息流深度交互，故障可能跨系统传播。例如：
- 电-气综合能源系统（RIES）：文献[26-29]提出双层异质网络模型，引入“畸变率”“管存效应”等指标量化耦合紧密性；文献[30]通过瞬态天然气辅助提升电力恢复能力。
- 电力-交通网络：电动汽车（EV）和应急供电车（MEG）可作为移动储能，文献[34-36]结合图论与交通流量分析评估协同韧性。
- 信息物理系统（CPS）：文献[37-40]量化网络攻击风险，如虚假数据注入攻击通过通信链路影响物理设备运行。
韧性提升策略的时序建模与求解
韧性提升需分阶段设计，并考虑策略间的耦合关系：
- 灾前防御：采用鲁棒优化（RO）或随机规划（SP）模型。例如，文献[42-43]通过线路加固（式2）抵御最恶劣攻击；文献[11]结合故障概率的分布鲁棒优化（DRO）降低保守性。
- 灾中响应：利用分布式电源（DG）、储能、微网群动态重构（文献[46,81]）。随机模型预测控制（RMPC）处理可再生能源出力不确定性[78]。
- 灾后恢复：协同优化抢修、供电恢复、开关操作任务。文献[54-55]提出基于可变时间步长（VTS）的序贯模型，较固定步长（FTS）效率提升显著。
*方法创新*：内嵌列约束生成（NCCG）算法[41]求解含离散变量的三层优化问题；逐步对冲算法（PHA）加速大规模场景集的SP模型求解[61,73]。
能源互联网下的协同韧性提升
多能耦合既提供冗余支持，也增加故障传播风险：
- 电-气系统：燃气机组与管道加固（文献[66]）、液化天然气拖车调度（文献[90]）提升跨能源恢复能力。
- 电力-交通系统：文献[71,92]优化部署移动应急电源（MPS），但需进一步考虑动态交通流与用户行为不确定性。
- 信息-物理系统：分布式多智能体控制（文献[52]）替代集中式模式，增强通信中断下的微网自治能力。
论文价值与意义
- 学术价值：系统梳理了多能耦合系统的韧性评估指标与优化方法，提出“全过程-多维度”韧性提升框架，为复杂交互系统的动态安全分析提供理论支撑。
- 应用价值：指导能源互联网中配电网的规划与运行，例如通过天然气网络冗余增强抗飓风能力，或利用电动汽车集群实现关键负荷快速恢复。
- 未来方向：作者指出需突破的瓶颈包括异质网络统一建模（如统一能路理论）、高维不确定性下的协同优化，以及信息物理系统的全局韧性策略设计。
亮点与创新
- 方法论创新：融合鲁棒优化、随机规划、分布鲁棒优化等方法，解决极端事件下的多阶段决策问题。
- 跨学科视角：首次综合评述电-气-交通-信息网络的耦合韧性机制，揭示多能流互动对故障恢复的影响。
- 工程实用性：提出的VTS序贯模型、NCCG算法等可直接应用于实际系统的灾后调度。
本文为能源互联网时代的配电网韧性研究提供了系统性参考，其跨域协同的思路对关键基础设施安全领域具有广泛启示。