极端天气条件下电力系统韧性评估与提升方法

1 引言

近年来，全球气候变化导致极端天气事件频发，对电力系统的安全稳定运行构成严峻挑战。台风、暴雨、冰雪等灾害不仅造成基础设施损坏，还可能引发大面积停电，给社会经济与民生带来重大影响。传统的电力系统设计与运行管理更多关注常规条件下的可靠性，对极端天气的应对能力不足。因此，提升电力系统在极端天气下的韧性成为当前能源领域的重要研究方向。本文围绕韧性评估与提升方法展开探讨，通过构建科学的评估指标体系与评价模型，量化分析系统在灾害条件下的抗扰能力与恢复性能，并提出基础设施强化、调度优化与应急响应等多维度提升策略，以期为电力系统应对极端天气提供技术支撑与实践参考。

2 韧性评估指标体系构建

2.1 系统脆弱性识别

在极端天气条件下，电力系统的脆弱性来源于多方面因素，包括设备自身的物理特性、网络结构的拓扑关系以及运行状态的动态变化。脆弱性识别是韧性评估的基础，通过对系统各环节的全面分析，可以确定在灾害中易受影响的关键节点与薄弱环节。这一过程需要综合考虑气象灾害的类型、强度与影响范围，以及系统在不同运行模式下的响应特性。识别结果不仅有助于在评估阶段建立有针对性的指标体系，也为后续制定韧性提升策略提供重要依据。

在实际操作中，脆弱性识别可借助多源信息融合技术，将历史灾害数据、实时监测信息与系统仿真结果相结合。通过对输电线路、变电站、配电网以及关键电源的逐一分析，确定其在极端天气下的失效概率与影响程度。此外，还需关注系统内部各元素之间的耦合关系，例如输变电设备故障可能引发连锁反应，导致系统整体性能下降。通过系统性的脆弱性识别，能够为后续的韧性评估与提升措施奠定坚实基础，确保评估结果的科学性与策略制定的有效性[1]。

2.2 韧性评价指标选取

韧性评价指标的选取需全面反映电力系统在极端天气下的抗扰能力、恢复速度与稳定性。指标体系应涵盖系统结构、设备状态、运行调度以及应急响应等多个维度，以实现对系统韧性的综合衡量。在结构层面，需考虑网络拓扑的完整性与冗余度；在设备层面，关注关键设施的抗灾能力与健康状况；在运行层面，评估系统在灾害条件下的功率平衡与电压稳定性能；在应急层面，衡量系统故障后的恢复效率与资源调配能力。

指标的选取应遵循科学性、系统性与可操作性原则，确保数据来源可靠且计算方法可行。同时，需避免指标之间的重复与冗余，保证体系的简洁与高效。通过合理确定各指标的权重，可以在综合评价中突出关键因素的影响，使评估结果更具针对性与参考价值。此外，指标体系应具备一定的动态调整能力，能够根据不同类型的极端天气事件与系统运行状态进行适应性优化，以提高韧性评估的准确性与时效性[2]。

2.3 评估模型建立

评估模型的建立是实现电力系统韧性量化分析的核心环节。模型应基于脆弱性识别结果与评价指标体系，采用多维度综合评估方法，将定性分析与定量计算相结合。在模型构建过程中，需充分考虑极端天气事件的不确定性与动态演化特性，引入概率分析与随机过程理论，以描述灾害对系统影响的随机性与时效性。同时，应结合电力系统的物理特性与运行约束，确保模型的合理性与可行性。

评估模型的输出应能够直观反映系统在不同灾害情景下的韧性水平，包括系统性能的下降幅度、恢复时间以及恢复过程中的稳定性。通过对模型结果的分析，可以识别影响系统韧性的主要因素，并为制定针对性的提升策略提供依据。此外，模型应具备一定的扩展性与适应性，能够应用于不同规模与结构的电力系统，并支持多种极端天气场景的模拟与分析，以满足实际工程应用的需求。

3 韧性提升策略与措施

3.1 基础设施强化方案

基础设施强化是提升系统韧性的重要基础，通过对关键设备和网络结构进行防护升级，可有效降低极端天气造成的损害。输电线路可采用高强度杆塔与抗腐蚀导线，并在易覆冰区域加装防冰装置，减少断线与倒塔风险。变电站需增强建筑防水、防风与抗震能力，关键设备配备温控与除湿系统，防止因环境因素引发故障。配电网应增加分段开关与环网连接，提升网络重构能力，缩小故障影响范围。

此外，应重视新能源发电设施的防护，合理选址并优化布局，避免在灾害高发区集中建设。储能系统需采用防火、防水与防冲击设计，确保极端条件下的安全运行。通过建立全生命周期管理体系，定期检测与维护基础设施，及时更换老化部件，可显著延长设备寿命并提升系统整体抗灾能力。

3.2 调度与运行优化措施

调度与运行优化是在灾害条件下维持系统稳定的关键手段。在预警阶段，应根据气象信息调整机组组合与潮流分布，避免重载运行与关键设备过载。通过优化储能充放策略与可调节负荷控制，提高系统备用容量与调节能力。针对新能源出力波动，需提升预测精度并采取平滑控制措施，减少对电网的冲击。

灾害发生时，调度中心应实时监控系统状态，快速隔离故障区域并调整运行方式，保持剩余网络的功率平衡与电压稳定。利用先进的调度自动化平台与决策支持系统，可提高应急决策的速度与准确性。通过灵活运用多能源互补与网络重构技术，能够在故障条件下最大限度维持供电，为抢修与恢复创造有利条件。

3.3 应急响应与恢复机制

应急响应与恢复机制是保障系统快速恢复的重要保障。应建立完善的灾害应急预案，明确各级机构与人员的职责分工，确保灾害发生时能够迅速启动响应流程。预案需涵盖故障上报、资源调配、抢修组织与用户沟通等环节，形成高效的应急处置体系。跨区域协作机制的建立，可实现抢修力量与物资的快速共享，提升大规模故障的应对能力[3]。

在恢复阶段，应根据优先级制定分阶段恢复计划，优先保障医院、交通枢纽、通信中心等重要用户的供电。利用无人机巡检、在线监测与智能诊断技术，可快速定位故障并评估损伤程度，缩短抢修时间。同时，应加强现场安全管理，防止二次事故发生。通过科学的恢复策略与高效的执行能力，可显著降低停电损失并加速系统功能的全面恢复。

4 结语

本文围绕极端天气条件下电力系统韧性评估与提升方法展开研究，构建了脆弱性识别机制与综合评价指标体系，建立了科学的韧性评估模型，并提出基础设施强化、调度运行优化及应急恢复机制等策略。结果表明，这些措施能有效提升系统抗灾能力与恢复速度，为电力系统韧性建设提供了可行路径与实践参考。

参考文献

[1]袁家海，张凯，张健，夏文杰，周焕庆，张浩楠.极端高温天气下电力系统韧性提升策略[J].发电技术，2025，46（4）：694-704.

[2]王伟臣，林海源.极端冰雪天气下多阶段电力系统韧性提升方法研究[J].东北电力大学学报，2025，45（2）：59-68.

[3]别朝红，李更丰.极端天气条件下新型电力系统风险评估与弹性提升[J].全球能源互联网，2024，7（1）：1-2.