能源互联网背景下输电网弹性评估体系构建及提升路径

一、引言

随着全球能源转型的加速推进，能源互联网作为实现能源清洁低碳转型、提升能源利用效率的重要载体，正逐渐成为能源领域发展的重要方向。能源互联网通过先进的信息通信技术和智能控制技术，将能源生产、传输、存储、消费等环节有机融合，实现能源的双向流动与高效配置。输电网作为能源互联网中能源传输的关键环节，其运行状态直接影响着整个能源系统的安全性和稳定性。然而，在能源互联网背景下，输电网面临着诸如高比例可再生能源接入、多能耦合复杂运行环境、新型负荷快速增长等新挑战，对输电网的弹性提出了更高要求 。输电网弹性是指输电网在面对自然灾害、设备故障、市场波动等内外部扰动时，能够保持正常运行、快速恢复功能，并持续优化运行状态的能力。构建科学合理的输电网弹性评估体系，探索有效的提升路径，对于保障能源互联网的稳定运行、推动能源可持续发展具有重要意义。

二、能源互联网背景下输电网面临的挑战与弹性需求

（一）高比例可再生能源接入带来的不确定性

在能源互联网中，以风电、光伏为代表的可再生能源大规模接入输电网。可再生能源出力具有显著的间歇性、波动性和随机性特点，其发电功率受自然条件（如风速、光照强度等）影响较大，难以准确预测。这使得输电网的功率平衡控制难度大幅增加，潮流分布更加复杂多变，容易引发电压波动、频率偏移等问题，对输电网的运行稳定性和可靠性构成挑战。为应对这种不确定性，输电网需要具备更强的自适应能力和快速调节能力，以维持系统的稳定运行，即对输电网弹性提出了更高要求。

（二）多能耦合与复杂运行环境

能源互联网强调多种能源形式（如电力、天然气、热力等）的耦合与协同运行。输电网与天然气网、热力网等其他能源网络之间的交互日益频繁，形成了复杂的多能耦合系统。这种复杂的运行环境使得输电网面临的故障模式更加多样化，故障传播路径更加复杂。例如，天然气供应中断可能影响燃气发电，进而对电力系统产生连锁反应；电力系统故障也可能影响天然气压缩机组等设备的运行。因此，输电网需要具备更强的抵御复杂故障和连锁故障的能力，以及在故障发生后快速恢复和重构的能力，以保障能源互联网的整体安全稳定运行，这进一步凸显了提升输电网弹性的必要性。

三、能源互联网背景下输电网弹性评估体系构建

（一）评估体系构建原则

1、全面性原则：评估体系应涵盖输电网在物理、经济、社会等多个维度的弹性特征，全面反映输电网在能源互联网环境下的运行状态和应对各种扰动的能力 。既要考虑输电网的物理结构、设备性能等物理层面因素，也要考虑经济成本、社会效益等方面因素。

2、科学性原则：评估指标的选取应基于科学的理论和方法，具有明确的物理意义和数学定义，能够准确反映输电网弹性的本质特征 。同时，评估方法应合理、可靠，确保评估结果的准确性和可信度。

3、可操作性原则：评估指标的数据应易于获取和测量，评估方法应简便易行，便于在实际工程中应用 。避免使用过于复杂或难以获取数据的指标，确保评估体系能够为输电网的规划、运行和管理提供有效的指导。

（二）评估指标体系

1、设备可靠性指标：包括输电网设备的故障率、平均故障修复时间、可用率等。设备可靠性直接影响输电网在面对故障时的运行能力，故障率低、修复时间短、可用率高的设备有助于提高输电网的弹性。

2、系统稳定性指标：如电压稳定裕度、频率偏差、功角稳定裕度等。这些指标反映了输电网在受到扰动时维持系统稳定运行的能力，稳定裕度越大，输电网的弹性越强。

3、网络结构弹性指标：例如网络连通性、冗余度、灵活性等。合理的网络结构能够提高输电网在故障情况下的负荷转移能力和系统重构能力，增强输电网的弹性。

经济弹性指标

四、能源互联网背景下输电网弹性提升路径

（一）加强电网基础设施建设与升级

优化网络结构：合理规划输电网的网架结构，增加网络的冗余度和灵活性 。通过建设环网结构、加强区域间的联络线等方式，提高输电网在故障情况下的负荷转移能力和系统重构能力，增强输电网抵御故障的能力。

采用先进设备与技术：推广应用智能开关、柔性交流输电系统（FACTS）、高压直流输电（HVDC）等先进设备和技术 。这些设备和技术能够提高输电网的可控性和调节能力，增强输电网对高比例可再生能源接入和复杂运行环境的适应能力，提升输电网的弹性。

加强设备维护与管理：建立完善的设备维护管理体系，采用状态检修、在线监测等技术手段，及时掌握设备的运行状态 。对关键设备进行定期维护和检修，提前发现和处理设备隐患，降低设备故障率，提高设备的可靠性和可用率，保障输电网的稳定运行。

（二）推进源网荷储协同互动

促进可再生能源合理消纳：通过建设储能系统、优化电网调度等方式，提高可再生能源的消纳能力 。例如，利用储能系统对可再生能源的功率波动进行平滑调节，将多余的电能储存起来，在需要时释放，实现可再生能源的稳定输出，减少其对输电网的冲击。

加强负荷侧管理：实施需求侧响应措施，引导用户合理调整用电行为，实现负荷的柔性调节 。通过分时电价、可中断负荷等手段，在系统负荷高峰时减少用电负荷，在负荷低谷时增加用电负荷，提高负荷与电源的匹配度，降低输电网的运行压力，增强输电网的弹性。

实现源网荷储协调控制：构建源网荷储协同互动的运行机制，通过先进的信息通信技术和智能控制技术，实现电源、电网、负荷和储能之间的实时信息交互和协调控制 。在系统发生扰动时，各环节能够快速响应，协同调整运行状态，共同维持系统的稳定运行，提升输电网的整体弹性。

五、结论

在能源互联网背景下，输电网面临着诸多新的挑战，对其弹性提出了更高的要求。构建科学合理的输电网弹性评估体系，是准确衡量输电网弹性水平、发现存在问题的重要手段。通过遵循全面性、科学性、可操作性和动态性原则，建立涵盖物理、经济、社会等维度的评估指标体系，并采用合适的评估方法，能够为输电网弹性评估提供有效的理论和方法支持 。同时，通过加强电网基础设施建设与升级、推进源网荷储协同互动、提升智能化运行与管理水平以及完善政策法规与市场机制等提升路径，可以有效增强输电网的弹性，提高输电网在能源互联网环境下的安全性、稳定性和可持续发展能力。未来，随着能源互联网技术的不断发展和应用，还需要持续深入研究输电网弹性评估与提升问题，不断完善评估体系和提升路径，以适应能源互联网发展的新需求，推动能源行业的高质量发展。

参考文献

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