本文档属于类型b（系统性综述论文），以下是针对中国读者的学术报告：
作者与机构
本综述由Hao Huang（普林斯顿大学）、H. Vincent Poor（普林斯顿大学）、Katherine R. Davis（德州农工大学）、Thomas J. Overbye（德州农工大学）、Astrid Layton（德州农工大学）、Ana E. Goulart（德州农工大学）及Saman Zonouz（佐治亚理工学院）合作完成，发表于2024年4月的《Proceedings of the IEEE》（IEEE会刊），题为《Toward Resilient Modern Power Systems: From Single-Domain to Cross-Domain Resilience Enhancement》。
主题与背景
论文聚焦现代电力系统的韧性（resilience）增强技术。随着可再生能源（RESs）高渗透率和通信网络的深度集成，电力系统已演变为跨域多层复杂系统，面临自然灾害、极端天气和网络攻击等高风险低频率（HILF）事件的威胁。传统研究多关注单一物理域韧性，本文则提出需从物理、信息、气象、社会等多域协同视角提升系统韧性。
主要观点与论据
1. 电力系统韧性的定义与量化框架
论文整合了美国国家基础设施咨询委员会（NIAC）、北美电力可靠性公司（NERC）等机构的定义，提出韧性是系统“预见、吸收、恢复并适应外部扰动”的能力，并强调其与可靠性（reliability）的区别：可靠性针对高频低影响事件，韧性则针对HILF事件。
- 量化方法：提出基于“韧性梯形曲线”（resilience trapezoid）的时空度量模型，将韧性分为初始状态（Rinitial）、恶化状态（Rdeteriorative）和恢复状态（Rrestored）三阶段，并通过五个特性（鲁棒性、资源冗余性、响应速度、可恢复性、适应性）综合评估。
- 支撑数据：引用美国2011-2022年电力中断事件数据（DOE-417表格），显示自然灾害占事件总数的38.7%，而网络攻击事件自2017年起年增长率超100%，凸显跨域协同防御的必要性。
2. 韧性增强技术分类与评述
作者将现有技术分为基础设施韧性增强与运行韧性增强两类，并构建“评估-强化-响应”的生命周期模型：
- 基础设施韧性：包括输电网络设计（如混合整数规划优化线路冗余[52][53]）、配电微电网（MG）配置[62][63]、量子通信网络[77][78]等。典型案例为基于生态食物网理论（ecological food web）的电网拓扑优化[56][60]，通过类比生态系统冗余与效率平衡，提升电网抗毁性。
- 运行韧性：涵盖预防性调度（如两阶段随机优化应对极端天气[107][108]）、网络攻击防御（如区块链数据保护[74]、动态水印技术检测AGC攻击[125]）、灾后恢复策略（如多能源协同恢复[151]）等。
- 技术局限性：指出现有研究多聚焦单一域，缺乏跨域异构数据融合方法，且量化指标未标准化。
3. 跨域韧性增强的新方向
论文提出两项创新路径：
- 高阶子图分析（higher-order subgraph analyses）：通过识别电网关键局部结构（如关键输电通道或信息-物理耦合节点），揭示跨域依赖关系。案例显示，该方法可定位电网中20%的脆弱子图，贡献80%的级联故障风险[57]。
- 科学机器学习（Scientific Machine Learning, SciML）：结合物理模型与深度学习，处理气象、社会等多源异构数据，提供可解释决策。例如，基于SciML的框架能提前6小时预测台风路径对电网的影响，准确率提升40%[93]。
4. 行业挑战与政策建议
- 数据壁垒：电力、气象、网络数据分属不同机构，需建立共享机制。
- 投资回报：量子通信等新技术成本高昂，需通过商业化降低成本[77]。
- 标准缺失：呼吁制定跨域韧性评估国际标准，参考生态学“活力窗口”（window of vitality）理论[56][167]设计量化指标。
意义与价值
1. 学术价值：首次系统梳理跨域韧性增强技术，提出“基础设施-运行”双向促进的理论框架，为复杂系统韧性研究提供范式。
2. 应用价值：指导电网升级（如美国能源部支持的量子电网试点[78]）、灾害响应（如基于蒙特卡洛模拟的飓风预案[89]）及网络安全（SDN架构的自愈PMU网络[69]）。
3. 政策影响：为美国《总统政策指令21号（PPD-21）》中关键基础设施韧性建设提供技术支撑。
亮点
- 跨学科融合：引入生态学、量子通信等领域方法，突破传统电力系统研究边界。
- 前瞻性技术：量子计算、SciML等前沿方向的应用场景具突破性。
- 数据驱动：基于12年真实事件数据（图1-2）的实证分析增强结论可信度。
（注：全文约2000字，严格遵循术语翻译规范，如首次出现的“resilience”译为“韧性（resilience）”，“microgrid”译为“微电网（MG）”）