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智能電網(wǎng)的發(fā)展對提升配網(wǎng)自動化和智能化、滿足負(fù)荷在各種情況下的可靠持續(xù)供電提出了更高的要求,配電網(wǎng)在極端自然災(zāi)害下的應(yīng)對措施也因此成為了近些年的研究熱點(diǎn)。特別是2012年“桑迪”颶風(fēng)造成重大經(jīng)濟(jì)損失后,工業(yè)界和學(xué)術(shù)界開始重新審視極端自然災(zāi)害對配電網(wǎng)的影響,相關(guān)研究更是呈現(xiàn)井噴之勢。在這些研究中提出了“韌性(resilience)”的概念,用以衡量這些應(yīng)對措施的效果,進(jìn)而評估配電網(wǎng)應(yīng)對極端自然災(zāi)害的能力。

 

1 配電網(wǎng)韌性的概念

 

韌性是衡量系統(tǒng)在出現(xiàn)嚴(yán)重擾動或故障情況下,是否可以改變自身狀態(tài)以減少故障過程系統(tǒng)損失,并在故障結(jié)束后盡快恢復(fù)到原有正常狀態(tài)的能力[10-11]。1973年,生態(tài)學(xué)家Holling首次將這個概念引入生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域。隨后在1996年,他又將韌性區(qū)分為“生態(tài)韌性”和“工程韌性”兩個不同概念。其中,后者的概念已被廣泛應(yīng)用于涉及人類和自然相互作用的多工程學(xué)科中,例如工程技術(shù)、組織行為、災(zāi)難管理和環(huán)境演變響應(yīng)等[12-14]。沿用美國國土安全部的概念,韌性可以定義為系統(tǒng)預(yù)防和適應(yīng)變化條件,并且承受這些擾動及迅速恢復(fù)的能力[15]。韌性包含了系統(tǒng)對蓄意攻擊、事故或者自然災(zāi)害等的承受和恢復(fù)能力。

 

近年來,隨著極端自然災(zāi)害造成大規(guī)模停電的日益頻繁,韌性在電力系統(tǒng)中得到了日漸廣泛的關(guān)注。電力系統(tǒng)韌性是指電網(wǎng)遭受重大災(zāi)害(例如颶風(fēng)、地震等)的情況下,是否可以減少故障過程損失,并盡快恢復(fù)到正常供電狀態(tài)的能力。一個具有韌性的電力系統(tǒng)可以在外部災(zāi)害加劇時逐步降低自身能力,并迅速恢復(fù)到原有狀態(tài)[16]。

 

從廣義上講,在電力系統(tǒng)韌性的定義中,電網(wǎng)所遭受的沖擊可能包括極端自然災(zāi)害、系統(tǒng)嚴(yán)重故障、人為破壞與恐怖襲擊,甚至誤操作等發(fā)生概率較小、而影響很大的事件[13,17-18]。但現(xiàn)有研究大多關(guān)注較為狹義的電力系統(tǒng)韌性概念,亦即極端自然災(zāi)害下電網(wǎng)的應(yīng)對情況。因此,本文中的電力系統(tǒng)韌性將特指其較為狹義的概念,但所綜述內(nèi)容對其廣義概念同樣適用。具體到配電網(wǎng)中,韌性主要衡量配電網(wǎng)在自然災(zāi)害中對關(guān)鍵負(fù)荷(criticalload)的支撐和恢復(fù)能力,配電網(wǎng)韌性也由此定義為配電網(wǎng)是否可以采取主動措施保證災(zāi)害中的關(guān)鍵負(fù)荷供電,并迅速恢復(fù)斷電負(fù)荷的能力[18-20]。其中,關(guān)鍵負(fù)荷是指對于社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)或是抗震救災(zāi)十分重要的用戶負(fù)荷,例如政府、救災(zāi)應(yīng)急機(jī)構(gòu)等行政機(jī)關(guān),以及醫(yī)院、自來水廠、信號基站、照明和取暖設(shè)備等生命線設(shè)施。

 

值得指出的是,國內(nèi)對配電網(wǎng)韌性的研究處于起始狀態(tài),對“韌性”一詞的翻譯方式尚未達(dá)成共識。

 

在電力領(lǐng)域,有文獻(xiàn)將resilience一詞翻譯為“適應(yīng)能力”[21],而有文獻(xiàn)所討論的韌性卻對應(yīng)resistant,其概念同resilience并不完全相同[22];在其他工程領(lǐng)域,resilience也有“彈性”[23]、“恢復(fù)力”[24]和“韌性”[25]等對應(yīng)翻譯。從概念上講,電力行業(yè)中將resilience翻譯為“彈性”似乎比較合適,但是已有文獻(xiàn)中的電網(wǎng)彈性大多指電力彈性系數(shù)。為避免混淆,本文將resilience一詞翻譯為韌性。