类型b：学术综述报告

本文由别朝红、林超凡、李更丰、邱爱慈共同撰写，作者单位均为西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室。论文发表于《中国电机工程学报》（Proceedings of the CSEE）2020年第40卷第9期，标题为《能源转型下弹性电力系统的发展与展望》（Development and Prospect of Resilient Power System in the Context of Energy Transition）。

论文主题

本文是一篇系统性综述，聚焦于能源转型背景下弹性电力系统（resilient power system）的发展必要性、概念框架、关键技术及未来研究方向。

主要观点与论据

1. 发展弹性电力系统的必要性

内在需求：电力系统作为复杂动力学系统，易受极端自然灾害（如台风、地震）和人为攻击（如网络攻击）影响。传统“三道防线”策略（预防控制、稳定控制、紧急控制）虽能应对常规故障，但无法覆盖小概率-高损失的极端事件（如2008年南方冰灾）。因此，需构建弹性电力系统以填补这一空白。
外在驱动：能源转型（energy transition）带来高比例可再生能源并网、电力电子设备普及、信息物理融合系统（cyber-physical system, CPS）应用，导致系统不确定性、开放性和复杂性增加，进一步放大极端事件下的运行风险。

2. 弹性电力系统的概念界定

定义：弹性（resilience）指电力系统对极端事件的预防、抵御及快速恢复能力；弹性电力系统则是具备此能力的系统。
与可靠性、自愈性的区别：
- 可靠性（reliability）：基于长期平均指标（如期望失电量EENS），无法反映极端事件影响。
- 自愈性（self-healing）：侧重局部自治修复，而弹性强调全局资源协调与极端场景适应。
核心特征：
- 鲁棒性（robustness）：事前通过元件加固、资源预布置提升抗扰动能力。
- 充裕性（redundancy）：事中利用分布式电源（distributed generation, DG）、储能等灵活资源维持供电。
- 快速性（rapidity）：事后分阶段恢复（暂时功能恢复→基础设施完全修复）。

3. 弹性电力系统的关键技术

一次系统技术：
- 最大风险识别与薄弱环节分析：需结合能源转型特征（如新能源模型、信息物理融合模型）改进传统蒙特卡洛模拟方法。
- 配电网弹性提升：通过微电网（microgrid）孤岛运行、网络重构实现灾后负荷恢复（如表4所列的DG协调策略）。
- 综合能源系统（integrated energy system, IES）弹性：利用电-气耦合特性（如地下管网抗灾优势）优化规划与运行。
- 电力市场机制：需求侧响应（demand response）和弹性资源竞价可提升经济性与灵活性。

二次系统与网络安全技术：
- 信息物理融合系统（CPPS）弹性：需针对网络攻击（如错误数据注入）设计分层防御策略（如PMU优化配置、错误信息隔离）。
- 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）可增强信息感知与决策能力（如图7所示）。
- 控制保护设备升级：需开发适应灵活配电网的自适应继电保护装置。

4. 未来研究方向

• 一次系统：深化极端事件与能源转型特征的耦合建模；建立综合能源系统多维度弹性指标体系。
  
• 二次系统：构建CPPS弹性理论框架；推动新兴技术在弹性提升中的落地应用。
  

论文价值与意义

1. 理论价值：首次系统梳理了弹性电力系统的定义、特征及技术体系，明确了其与可靠性、自愈性的区别，为后续研究提供概念基础。
   
2. 实践指导：提出的关键技术（如配电网孤岛运行、CPPS防御策略）对电力系统规划与运维具有直接参考价值。
   
3. 政策意义：呼应我国“能源革命”战略，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供技术路径。
   

亮点总结

• 概念创新：提出“梯形图”模型（图3）量化弹性性能，定义弹性指标（公式1）。
  
• 技术整合：涵盖一次系统、网络安全、市场机制等多维度技术，体现跨学科研究视角。
  
• 前瞻性：指出能源转型既是挑战也是机遇，强调新兴技术与弹性理论的融合潜力。