电气化交通和城市电网协同韧性提升方法综述

作者及发表信息
本文由时珊珊（国网上海市电力公司电力科学研究院）、崔正达、陈颖（清华大学电机工程与应用电子技术系）等合作完成，发表于《电工电能新技术》（Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy）2022年第41卷第3期。

主题与背景
本文围绕“双碳”目标下城市电网韧性提升需求，系统综述了电气化交通系统与城市电网协同提升韧性的机制与技术路径。随着电动汽车、电动公交等电气化交通工具普及，交通系统与电力系统的耦合关系日益紧密，为电网应对极端灾害（如台风、地震）提供了新的应急资源。本文从韧性（resilience）概念出发，探讨了二者在能量、信息、市场层面的协同潜力，并提出了未来研究方向。

主要观点与论据

1. 韧性概念与电力系统韧性的重要性
   韧性指系统抵御极端事件并快速恢复的能力，区别于传统可靠性指标。城市电网作为关键基础设施，其韧性不足可能导致交通瘫痪、医疗系统失效等连锁反应。例如，文献[2,3]分析的澳大利亚和海南大停电事故表明，极端灾害下电网末端结构冗余度低、自动化水平有限的问题突出。本文强调，电气化交通系统中的移动储能（如电动汽车电池）可成为电网应急供电的分布式资源，弥补传统应急设备的不足。

2. 电气化交通与电网的耦合基础

   • 能量耦合：通过充电桩（包括V2G双向充电技术）、应急供电车等接口，实现电能双向流动。例如，深圳电动公交车总储能容量可支撑全市10%负荷2小时（文献[37]）。
     
   • 信息耦合：协同优化需要通信技术支撑，如V2G控制协议（文献[50-52]）和灾害场景下的信息物理系统韧性增强策略（文献[53]）。
     

3. 韧性提升的四阶段框架

   • 长期规划：通过充电站选址和应急供电车配置优化韧性。文献[55]提出混合整数规划模型，权衡经济性与韧性；文献[56]采用纳什谈判模型协调投资主体利益。
     
   • 灾前预防：基于灾害预报预调度资源。文献[39]将电动公交视为可调度储能，降低台风来临前的停电风险。
     
   • 灾中响应：应急供电车和电动汽车的快速部署。文献[63]提出考虑道路损坏的滚动优化调度策略；文献[67]利用电动汽车鲁棒优化恢复微网供电。
     
   • 灾后恢复：多资源协同的持续供电。文献[37]通过电动公交调度与配电网重构协同，提升恢复效率；文献[70]考虑交通信号对应急供电车路径的影响。
     

4. 碳中和政策下的技术趋势

   • 能量层面：低碳能源（如氢能、分布式光伏）与交通储能协同，需解决多能源协调难题。
     
   • 市场机制：设计商业模式吸引社会资源（如私人电动汽车）参与韧性建设，降低电网侧投资压力。
     
   • 跨系统协同：电力-交通-通信等多基础设施网络联动恢复，如优先修复交通信号以加速资源调度（文献[54,70]）。
     

支持性证据与案例
- 专用应急供电车容量为200–500 kW·h（文献[32]），但社会车辆（如电动公交）总能量更大。深圳案例显示，1.5万辆电动公交可提供显著支撑（文献[37]）。
- 文献[36]的两阶段随机规划模型证明，移动储能配置可降低灾害预期损失；文献[68]的鲁棒优化模型解决了交通成本对调度的影响。

论文价值与意义
本文首次系统梳理了电气化交通参与电网韧性提升的全周期方法，填补了传统研究中社会资源利用不足的空白。其科学价值在于提出了多时间尺度、多主体协同的韧性框架；应用价值则为城市电网应对极端灾害提供了可扩展方案，尤其在“双碳”目标下，为整合低碳交通与电网韧性规划提供了理论依据。

未来研究方向
作者指出需进一步探索：经济性与韧性的均衡量化方法、电动公交优先参与的商业模式、多形态能量载体（如氢能运输车）的协同调度算法等。这些方向将推动电力-交通深度耦合，实现城市基础设施的整体韧性跃升。

（注：全文严格遵循术语规范，如首次出现的“韧性”标注英文“resilience”，专业机构名称保留原文。）