摘要:极端天气频发给新能源电力系统的电力电量平衡带来了巨大挑战，极端天气引发的系统安全风险逐渐加剧。从极端天气对新能源电力系统源-网-荷的影响出发，文中在资源-气象-环境-电网多源数据融合、新能源资源评估、极端天气下新能源功率预测、电力平衡、电量平衡以及优化调度等方面对极端天气下电力电量平衡体系进行了分析讨论。首先，揭示了资源-气象-环境-电网数据在时间-空间上的交互影响机理，提出极端天气下小样本扩充方法，建立极端天气下新能源资源评估模型；基于此，构建极端天气下多时间尺度源-荷组合预测理论体系，提出预测误差矢量评价方法，为新能源电力系统电力电量平衡优化提供决策支撑；在预测的基础上，以频率安全为主要因素提出了极端天气下电力系统电力平衡的方法和策略，剖析了不同时间尺度下极端天气事件对电量平衡的影响，从发电侧、电网侧和负荷侧等多角度保障电量平衡，并提出了极端天气下新能源电力系统优化调度框架。最后，展望了未来极端天气下新能源电力系统在保障电力电量平衡方面应研究的方向。

摘要:全球变暖趋势增加了复合灾害发生的可能性。复合灾害下输电线路故障率的准确评估是电网风险预警和应急决策的量化基础。按灾种独立事件累积故障率的方法，既不能反映灾害演化的时变性，又不能反映灾种间相互影响的耦合特征，在复合灾害场景下难以客观反映输电线路面临的故障风险。整体还原论（WRT）融合了整体论的全局观与还原论的机理观，是研究复杂性问题的新范式。文中从复合灾害的时变特征与耦合特征出发分析其复杂性根源，从灾种孤立分析和复合灾害分析的角度回顾了自然灾害下输电线路故障率评估技术现状及面临的问题，提出了基于WRT的灾害综合分析法的研究思路，建立了“离线按分类特征优化、在线按实际灾情执行”的评估框架，探讨了灾害综合分析法的若干关键技术。

摘要:针对灾种孤立分析难以适应电网复杂外部环境时变性与耦合性的问题，系列论文的首篇建立了基于整体还原论（WRT）的灾害综合分析框架。作为续篇，文中提出了一种基于灾害综合分析的输电线路故障率在线评估算法。首先，根据气象灾害态势时间序列的粗粒化特征，对复合灾害状态和趋势进行分类编码。其次，通过划分复合灾害区、复合地理特征区、复合灾害与地理特征重叠区，提出线路段粒度自适应划分方法。然后，根据“离线按分类特征优化、在线按实际灾情执行”的机制，评估每类复合灾害态势下每个线路段的故障率，再将复合灾害的致灾过程看作一个整体，聚合线路段故障率得到每条线路的故障率时间序列。最后，以中国某省实际电网运行数据为例，验证了所提方法的有效性。

摘要:新能源电量高占比下，极端气象事件给电力生产带来了极大的风险与挑战。在这些极端气象事件中，极端静稳天气作为一种特殊大气特征，容易导致连续多日新能源持续低出力的极端场景，严重影响新型电力系统长周期供需平衡。针对极端静稳天气造成的电力长周期供需不平衡风险，从优化规划的角度提出风险量化评估与管控方法。首先，定义面向电力安全保供的极端静稳天气，辨识和选取极端场景。然后，基于提取得到的场景进行电力生产模拟，构建电力长周期供需不平衡评价指标体系。在此基础上，提出基于机会约束的极端静稳天气下长周期供需不平衡风险评估模型。最后，将上述模型嵌入传统电力规划模型，实现面向长周期供需不平衡风险管控的长周期灵活性资源优化配置，并基于IEEE RTS-79算例分析论证了所提方法的有效性，并探究了长时储能在管控极端静稳天气下长周期供需不平衡风险方面的作用。

摘要:由于汛枯期工况的差异，复杂的水力、电力联系，以及防洪、生态、通航等综合利用需求，如何评估千万千瓦级巨型梯级水电站对新能源持续多日极端波动的防御能力是亟待解决的难题。首先，提出了新能源极端波动解析表征方法，从电网多年历史数据中提取了极端波动样本，揭示了风光极端波动特性。基于此，建立了梯级水电站对新能源极端波动防御能力的扰动优化评估模型，并采用0-1混合整数线性化建模技术实现了模型高效求解。以中国西南某省电网某流域梯级水电站为应用实例，分析了梯级水电站对新能源极端波动的防御能力及其对新能源装机发展水平的敏感性，结果可为极端天气下电网电力电量平衡调度提供指导。

摘要:在多类型极端天气频发叠加新能源占比持续提升的背景下，为保障未来电力系统在极端天气下的安全稳定运行，提出了一种面向多类型极端天气的新型电力系统规划方案全场景风险评估方法。首先，从历史信息筛选出造成实际区域电网风险的潜在极端天气，分析气象因素与电网状态映射关系，并提出基于极端气象条件的电网风险场景识别方法；其次，针对极端天气及其影响下的源荷功率和设备故障等要素，建立风险场景多重不确定性模型，生成风险场景及其概率；同时，考虑未来电网特性及极端天气影响，从充裕性、灵活性及安全稳定性维度，提出了一套面向规划方案的针对性风险后果指标体系，并针对未来实际电网风险评估面临运行状态难以准确高效模拟的问题，提出基于国家电网规划仿真分析计算平台的实用化电网后果计算方法；最后，对2025年中国东北规划电网开展评估，并分析其在高温无风和暴风雪天气下的高风险地区及风险类别。

摘要:储能技术为新型电力系统应对高比例新能源发电随机性、波动性带来的系统供应充裕度不足问题提供了重要技术手段。然而，小概率的长时间“微风寡照”气象事件将给电力可靠供应带来高风险影响。考虑事件发生规律在空间上的互补特性，在规划阶段对新能源基地选址进行统筹优化，是提高受电地区新能源发电充裕度的重要技术手段之一。基于高分辨率、长周期历史气象分析数据集，聚焦连续多日低风速静稳天气事件时空分布特性，提出了连续多日低风速静稳天气事件的界定指标，完成了静稳天气筛选，并量化分析了单一地理格点的时序分布特征。在此基础上，提出了基于事件空间形态特征的中国电力气象分区测算结果，量化评估了低风速长期静稳天气事件对电力供应充裕度及新能源布局的影响。

摘要:提升电力系统弹性对保证电力系统在自然灾害条件下的安全稳定运行意义重大。设计相应的市场化机制是提升电力系统弹性、激励电力资源投资的重要方式。为此，文中提出了电力系统弹性提升的市场化机制框架，并给出了弹性保险、灾前电力期货市场的详细定义及模式。然后，引入保险理论建立弹性保险模型，并提出了灾前电力期货市场模型。进一步，对弹性保险模型进行算例分析，分析结果表明所提出的市场化机制可以在实现保险公司净利润最大化的同时提升电力系统弹性。最后，给出了电力系统弹性与经济性平衡的初步规律。

摘要:近年来，愈加频繁的持续性高温干旱、低温冰冻等极端天气造成了区域电力系统供需失衡，导致大规模停电或限电的发生。主要原因是新型电力系统中，极端天气对供需平衡的影响更大。针对长期性气候变化，阐明了电力系统弹性评价与提升的整体研究框架。首先，构建含气候参数的系统运行抽象模型，以刻画不同类型极端天气对各类电源、电网、负荷的影响；其次，提出基于去噪变分自编码器算法的极端场景集生成方法；最后，面向持续性极端天气的供需保障，提出新型电力系统多类型电源扩展规划方法。基于中国南方某省份的极端天气历史数据生成典型源荷场景集，结合IEEE标准算例进行仿真，验证了所提协同规划方法的有效性。

摘要:寒潮来临引发天气温度突发性骤降，此时负荷的用能增加、新能源的出力锐减以及系统备用和上级电网的供电能力不足，导致电网内部短时间内出现较大的电力缺额问题。随着负荷侧电动汽车基数的增加及灵活性资源需求响应能力的提升，调节负荷侧灵活性资源以弥补寒潮引起的电力缺额具备可行性。文中首先明确了资源的灵活性属性随场景的变化而变化，挖掘并构建了寒潮来临时电动汽车等灵活性资源的模型；其次，考虑到灵活性资源中的电动汽车需要通过聚合来参与电网调度，构建了考虑电动汽车联网时间不确定性的电动汽车聚合方法；然后，基于寒潮来临时的灵活性资源、非民生类负荷和民生类负荷，提出了以社会损失最小为目标的寒潮天气电网滚动优化调度方法，得出电网中各资源在寒潮天气下的用电调整量；最后，通过算例验证了所提方法能够有效应对寒潮来临时电网的电力缺额问题。

摘要:随着可再生能源接入比例持续升高，传统火电逐渐被取代，以有限灵活性确保常规条件下日内调峰和不利气象条件下负荷保供是新型电力系统安全运行的基础。基于此，提出了一种考虑新能源消纳和电力保供的电力系统多时间尺度平衡方法。首先，计算若干年度净负荷场景中长时储能最优调度曲线，并将其作为运行经验。然后，在周前阶段，根据新能源电量预测判断是否为不利气象条件，并针对不利气象条件设计了电力保供策略，针对常规运行条件设计了基于灵活性区间的日前-日内-实时协调运行策略。所提方法无需新能源精确出力曲线预测，可以实现从年度到实时调度等多时间尺度调度的有机配合以及长、短时储能和常规机组的多源协调。最后，参考某区域电网数据进行算例分析并与传统滚动优化方法进行对比，验证了所提方法的优势和保供策略的有效性。

摘要:气候变化加剧，而区域尺度极端温度事件下风光等出力和负荷的日变化特征及关系尚不明确。为此，文中采用独立模型模拟天气影响负荷及风光水电出力，通过Copula函数计算出力联合概率与置信区间，并基于气候模式数据预估了中国华北、西南典型省份在“碳达峰”（2030年）时，热浪、寒潮天气下电源出力和负荷日变化特性及电力供需关系。文中提出了预测天气影响光伏出力的boosting集成学习模型，并采用历史实测数据校准，验证显示实际极端天气下的日平均误差为1.27%，平均绝对误差显著低于其他集成学习方法。中长期预估显示，2030年华北、西南典型省份在热浪和寒潮日晚间易出现电力供不应求，并给出了相关区域未来极端温度事件下电力供需的峰值和时间等指标。