The Innovation Energy | 最强秋季台风过境：新型电力系统韧性提升的挑战与展望

TheInnovation创新

2024-12-19 00:00发布于浙江

我们关注到近年来自然灾害频发。9月6日台风摩羯在海南省文昌市沿海地区登陆，成为自 1949年以来中国最强的秋季台风，其对电气设备等基础设施造成严重破坏，并造成海南多地停电。韧性视角下，在极端灾害发生后进行评估和总结经验，为将来的潜在受灾风险做好准备，是当前的重要任务。增强能源电力系统对严重热带风暴的抵御能力是人类面临的一项的长期挑战。

导读

近年台风灾害频发，对沿海地区的基础设施造成严重破坏。本文聚焦2024年9月台风摩羯对海南电力系统的巨大影响，揭示了台风对发电、输电、配电各环节的挑战。通过深入分析，本文提出了提升电力系统韧性的策略。从灾前的规划调整、灾中的合理调度、灾后的抢修恢复几个角度，为未来灾害抵御与系统弹性提升提供了重要的参考。

图1 图文摘要

作为自1949年以来中国最强的秋季台风，台风摩羯于2024年9月6日登陆海南省，给整个海南省带来了严重的影响。此次台风的风速高达17级（62 m/s），并伴随强降雨，台风从海南省文昌市沿海登陆后，经过海口市，最终于9月7日凌晨4点12分离开海南岛。台风带来的强风和暴雨导致电力、通信和供水系统的严重中断，其中对电力系统的影响最为严重，其突出表现为发电设备损坏、供电中断以及电力恢复困难。台风摩羯导致的风速、湍流及强降雨，直接影响了电力设备的正常运行，尤其是发电机、变压器和输配电线路等关键设备的损坏，严重扰乱了电力供应。其中，新能源的受灾情况引人注目，台风登陆地文昌市玉兰湾附近，正在建设的陆上风机尚未通电，风向调整系统无法运行，防台风策略无法实施，最终8台6.25兆瓦的风力涡轮机风机因侧向风力而倒塌。本次台风还引发了部分光伏电站光伏组件剧烈振荡，严重的甚至导致光伏板脱落或损坏，文昌、徐闻等地区的光伏电站均受到了不利影响。

面对台风等极端气候事件带来的挑战，提升各类型电气设备的抗灾能力和电力系统韧性显得尤为重要。为此在灾害发生前，应加强应急抢修演习和停电恢复模拟，提高灾害下电网应急响应能力。同时基于历史信息与气象预测开展台风路径模拟和分析，制定合理的规划和防灾计划。在台风登陆和移动过程中，应基于多时间尺度预测数据动态评估电气设备的故障风险，充分考虑新能源对台风的敏感性，制定风电、光伏等新能源分组跳闸方案。此外还应关注台风移动中各区域的源荷平衡，并通过执行受控孤岛等措施，降低设备故障的影响范围，保留多类型黑启动电源以备不时之需。台风过境后，应重点进行受灾设备应急抢修和输配电系统的协调恢复。利用无人机灾后调查和卫星通信技术，可以评估实时灾情并精确定位故障点。电力恢复的快速性依赖于应急抢修资源的优化配置，包括人员、车辆、应急发电车和直升机等。同时，为有效减轻洪水、山体滑坡等次生自然灾害或灾害链的影响，应适时调整网架结构、关注通信系统的功能恢复，加强系统对某些高损失次生故障的抵御能力，合理权衡停电恢复过程中系统韧性与恢复速度之间的关系。

截至9月28日，海南已成功恢复受台风摩羯影响地区的所有电力供应。显然，热带风暴并不是亚洲独有的。10月9日，飓风米尔顿袭击了美国佛罗里达州，导致的停电影响超320万人。之后，在不到一个月的时间里，飓风拉斐尔和奥斯卡均造成了古巴全国性的大停电。可见，如何提升能源电力系统应对抵御极端气象灾害的能力是个全球性课题。

总结与展望

台风摩羯的登陆再次证明了极端自然事件可能会对电力系统造成严重冲击，增强能源电力系统对严重热带风暴等极端气象灾害的抵御能力是人类面临的一项的长期挑战。以系统观念和韧性视角，做好极端灾害的事故分析与总结，研究新型电力系统各环节要素的受灾机理和韧性增强方法，对全面提升极端灾害下的电力系统安全防御水平具有重要意义。

责任编辑

杨改秀中国科学院广州能源研究所

王璐丁 Tohoku University

本文内容来自The Innovation 姊妹刊The Innovation Energy 第1卷第4期发表的News & Buzz 文章“Super typhoon Yagi’s impact on power systems and insights for enhancing system resilience” (投稿: 2024-11-13；接收: 2024-11-20；在线刊出: 2024-11-23)。

DOI：10.59717/j.xinn-energy.2024.100059

引用格式：Li S., Li J., Zhang F., et al. (2024). Super typhoon Yagi’s impact on power systems and insights for enhancing system resilience. The Innovation Energy 1: 100059.

作者简介

李建威 北京理工大学机械与车辆学院博士生导师，教授、国家自然科学基金委优青获得者。华北电力大学本科毕业，英国巴斯大学博士毕业，先后在牛津大学、清华大学、列日大学从事研究工作，聚焦多源系统协同管控基础理论和关键技术，实现多能源系统高效转换与安全利用，发表学术论文70余篇，授权发明专利50余项。主持国家自然科学基金优秀青年基金/面上基金/青年基金、主持国家重点研发计划项目一项、课题两项。相关成果获教育部科技进步奖一等奖、中国电子学会自然科学二等奖、中国机械工业科学技术奖二等奖等。

李少岩 华北电力大学（保定）电力工程系主任助理，博士，副教授，北京电机工程学会安全技术专委会委员，IEEE PES（中国）电力系统恢复技术分委会秘书长、韧性(弹性)电网技术分委会常务理事，《Protection and Control of Modern Power Systems》Associate Editor，《电力系统保护与控制》《浙江电力》青年编委，主要从事新型电力系统安全防御与恢复控制、韧性评估与主动提升研究。主持国家自然科学基金项目青年项目、面上项目各1项，河北省自然科学基金项目1项，国家重点研发计划子课题1项，企业联合攻关等项目10余项。开发的适用于省级电网的电网应急恢复决策支持系统，在云南电网、河北南网、上海电网等省级电网调控中心取得示范应用；有力支撑了国内首次光柴黑启动全路径实操试验的成功实施（上海长兴，2023年6月）。近年来，以第一或通讯发表SCI/EI期刊论文20余篇，授权发明专利10余项，获河北省技术发明二等奖1项、云南电网科技进步一等奖1项，持燕赵英才服务卡A卡。

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期刊简介

The Innovation 是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家；已被151个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员，来自22个国家；50%编委来自海外(含39位各国院士)；领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ，ADS，Scopus，PubMed，ESCI，INSPEC，EI，中科院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2，2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章，多宣传”理念，The Innovation在海内外各平台推广作者文章。

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