极端高温天气下电力系统韧性提升策略

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.25089

发电技术 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 694-704.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.25089

极端高温天气下电力系统韧性提升策略

袁家海¹, 张凯¹, 张健¹, 夏文杰¹, 周焕庆¹, 张浩楠²

^1.华北电力大学经济与管理学院，北京市昌平区 102206
^2.华北电力大学(保定)经济管理系，河北省保定市 071003

收稿日期:2025-02-20 修回日期:2025-05-23 出版日期:2025-08-31 发布日期:2025-08-21
通讯作者: 张浩楠
作者简介:袁家海(1979)，男，博士，教授，研究方向为能源系统低碳转型与决策，yuanjh126@126.com；
张凯(1994)，男，博士研究生，研究方向为电力规划与系统运行模拟，18601202566@163.com；
张浩楠(1992)，男，博士，讲师，研究方向为电力转型与电力规划，本文通信作者，zhanghn2022@ncepu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(72173043);国家自然科学基金项目(72303064);国家自然科学基金项目(72403087)

Resilience Enhancement Strategies for Power Systems Under Extreme High-Temperature Weather

Jiahai YUAN¹, Kai ZHANG¹, Jian ZHANG¹, Wenjie XIA¹, Huanqing ZHOU¹, Haonan ZHANG²

^1.School of Economics and Management, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China
^2.Department of Economics and Management, North China Electric Power University (Baoding), Baoding 071003, Hebei Province, China

Received:2025-02-20 Revised:2025-05-23 Published:2025-08-31 Online:2025-08-21
Contact: Haonan ZHANG
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(72173043)

摘要/Abstract

摘要：

目的为应对极端高温天气对电力系统供需平衡造成的冲击，提出一种面向中长期的电力系统韧性提升方法。方法首先，模拟持续性极端高温场景下“源-荷”耦合出力特性，并利用时序运行模拟模型对系统韧性表现进行初评估；其次，基于运行模拟结果，在电力供需平衡的基础上以供电成本与负荷削减成本之和最小为目标，建立面向韧性提升的电力资源规划模型，得到韧性提升组合措施；最后，对韧性提升策略场景进行运行模拟，以验证其有效性。结果以2025年广东省为案例场景，与未实施电力系统韧性提升策略的场景相比，实施策略后极端高温天气下系统累积缺供电量、最大失负荷规模和因电力短缺而造成的经济损失分别降低了86.71%、60.72%和91.55%，系统最小供电水平提升了11.07%。结论通过协同供电资源扩容与负荷资源部署，电力系统韧性提升策略有效地提升了极端高温天气下系统的供电能力，同时降低了因电力短缺而造成的经济损失和社会代价。

关键词: 极端高温天气, 电力系统韧性, “源-荷”出力模拟, 时序运行模拟, 电力资源规划, 负荷分级削减, 失负荷价值, 韧性提升策略

Abstract:

Objectives To address the impact of extreme high-temperature weather on the supply and demand balance of power systems, a medium- to long-term method for enhancing power system resilience is proposed. Methods First, the coupled “source-load” output characteristics under sustained extreme high-temperature scenarios are simulated, and an initial evaluation of system resilience is performed using a chronological operation simulation model. Second, based on the operation simulation results, a resilience enhancement-oriented power resource planning model is established, with the objective of minimizing the combined cost of power supply and load shedding under the constraint of supply and demand balance, thereby deriving combined measures for resilience enhancement. Finally, operation simulations of the resilience enhancement strategy scenarios are conducted to verify their effectiveness. Results Taking Guangdong Province in 2025 as a case study, compared with the scenario without the implementation of the resilience enhancement strategies for power systems, the application of such strategies under extreme high-temperature weather decreases the cumulative power shortage, maximum lost load scale, and economic losses caused by power shortage by 86.71%, 60.72%, and 91.55%, respectively. The system’s minimum power supply level increases by 11.07%. Conclusions By coordinating the expansion of power supply resources and deployment of load resources, the resilience enhancement strategies effectively improve the power system’s supply capacity under extreme high-temperature weather, while reducing the economic loss and social cost caused by power shortages.

Key words: extreme high-temperature weather, power system resilience, source-load output simulation, chronological operation simulation, power resource planning, hierarchical load shedding, value of lost load, resilience enhancement strategy

中图分类号:

TK 01

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.

Jiahai YUAN, Kai ZHANG, Jian ZHANG, Wenjie XIA, Huanqing ZHOU, Haonan ZHANG. Resilience Enhancement Strategies for Power Systems Under Extreme High-Temperature Weather[J]. Power Generation Technology, 2025, 46(4): 694-704.

图/表 11

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电力资源	运行(削减)费用/[元/(kW⋅h)]	年化固定费用/(元/kW)
新增煤电	0.30	18.28
煤电战略备用	0.32	8.07
新增气电	0.60	17.74
新增生物质发电	0.45	32.26
区域电力传输通道	0.50	11.29
抽水蓄能	0.02	22.18
氢储能	0.82	86.02
需求响应	需求侧管理激励价格	16.13
经济可中断负荷	高耗能行业失负荷价值
紧急切负荷	三产及居民失负荷价值和社会代价

电力资源	运行(削减)费用/[元/(kW⋅h)]	年化固定费用/(元/kW)
新增煤电	0.30	18.28
煤电战略备用	0.32	8.07
新增气电	0.60	17.74
新增生物质发电	0.45	32.26
区域电力传输通道	0.50	11.29
抽水蓄能	0.02	22.18
氢储能	0.82	86.02
需求响应	需求侧管理激励价格	16.13
经济可中断负荷	高耗能行业失负荷价值
紧急切负荷	三产及居民失负荷价值和社会代价

资源	规模/万kW
煤电	6 800.00
气电	6 238.00
生物质	417.00
常规水电	948.00
核电	1 854.00
风电	2 565.00
太阳能	2 597.00
抽水蓄能	1 208.00
新型储能	300.00
正常天气下系统尖峰负荷	16 500.00
区域外电力送入能力	5 200.00

资源	规模/万kW
煤电	6 800.00
气电	6 238.00
生物质	417.00
常规水电	948.00
核电	1 854.00
风电	2 565.00
太阳能	2 597.00
抽水蓄能	1 208.00
新型储能	300.00
正常天气下系统尖峰负荷	16 500.00
区域外电力送入能力	5 200.00

日期序号	天气描述
1	正常气温、中风、多云
2	正常气温、小风、晴天
3	极端高温、小风、晴天
4	极端高温、无风、多云
5	正常气温、小风、多云
6	正常气温、小风、晴天
7	正常气温、小风、多云
8	正常气温、小风、晴天
9	极端高温、小风、晴天
10	极端高温、小风、晴天
11	极端高温、小风、多云
12	极端高温、小风、晴天
13	极端高温、小风、多云
14	正常气温、小风、晴天

极端高温天气下电力系统韧性提升策略

Resilience Enhancement Strategies for Power Systems Under Extreme High-Temperature Weather

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图/表 11

参考文献 42

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Metrics

资源类型	新建(部署)规模/万kW	增发(削减)电量/(万kW⋅h)	固定费用/万元	运行(削减)费用/万元
煤电	800.00	18 480.00	14 623.66	894.19
气电	400.00	9 240.00	7 096.77	894.19
煤电战略备用	168.00	3 880.80	1 354.84	194.04
区域电力传输	640.00	14 784.00	7 225.81	1 192.26
抽水蓄能	240.00	5 544.00	5 322.58	17.76
需求响应	1 100.00	24 831.20	17 741.94	6 007.55
经济可中断负荷	190.00	1 140.00	3 064.52	696.61

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