Page 8 - 电力与能源2023年第四期

314 肖金星，等：双碳目标下未来城市电力系统演变分析模型构建及应用

城市电力系统建设是一个复杂、长期的发展 移不断演变。
过程，国内外学者基于电力系统的演变特征开展 1.2 复杂系统演变研究
了相关研究。文献［1］基于国内外电网技术的发 复杂系统演变研究融合了众多领域的研究
展过程，提出三代电力系统的概念，归纳了三代电 理论。
力系统的主要特征及关键技术，指出经济发展、产 文献［7］将多层次视角的社会—技术系统转

业升级、资源环境等是影响电力系统演变的因素。 型理论用于能源系统演变分析，认为中国未来可
文献［2］分析了未来高比例可再生能源电力系统 持续能源系统是在宏观外部环境、中观社会技术
的结构形态及内涵要素，得到了公共、市场、技术 体制和微观创新利基相互作用下演变的，并从能
三类电力系统演变驱动力。文献［3］基于日本整 源领域的技术体系与基础设施建设等方面给出了
体发展趋势分析得出东京电网将进入公共事业 中国能源电力系统转型的方向。文献［8］采用计

3.0 时代，在城市能源、基建、数字化多系统集成的 量经济学和运筹学等学科方法构建电力系统成本
基础上向分布式和电气化方向演进。 规划函数模型，聚焦电力系统关键问题，兼顾能
目前国内外对电力系统的演变动力及技术应 源、经济、环境等要素，得到不同阶段新型电力系
用研究较多，但从系统演变的内在规律出发，分析 统装机运行等特征推演。文献［9］基于复杂适应
城市电力系统演变方向及特征的研究较少，尚没 系统理论解释了能源互联网演化发展过程和各阶
有一个分析模型可以基于内外部特定影响因素判 段特征，形成了能源互联网演化发展仿真模拟和

断其电力系统形态演变方向，使得现有研究成果 实体建设的关键技术体系。由此可以发现，国内
很难应用于具体城市电力系统演变分析。基于 应用复杂系统相关理论对能源电力系统演变的研
此，本文提出一种基于复杂系统理论的城市电力 究还处于起步阶段，主要是对影响因素的发现、演
系统演变研究思路。 变规律的探索以及技术体系的研究。
城市电力系统作为一个典型的复杂系统，其 1.3 复杂系统演变分析方法

演变遵循复杂系统演变的规律和机理。通过研究 综合复杂系统理论及系统演变分析方法，参
复杂系统演变的普适性方法，提出适用于城市电 考学者对电力系统演变的相关研究，可以提炼出
力系统演变分析的模型方法，以上海城市电力系 复杂系统演变分析的关键环节，并可以此构建分
统为例，描述城市电力系统的演变规律及特征，以 析模型。
期为城市电力系统演变的理论研究和具体应用提 该模型可分为要素层、分析层、结果层。其
供参考。 中，要素层作为系统演变的外界输入，是系统演变
的起点和外在动力，这些影响因素的时空组合，推
1 方法模型
动了系统整体的发展演变；分析层聚焦于复杂系
1.1 复杂系统理论 统内在机理，根据外界影响因素的变化，分析其对
20 世 纪 中 期 ，复 杂 现 象 引 起 人 们 的 广 泛 关 复杂系统演变的影响规律；结果层是系统演变的
［4］
注，复杂系统理论应运而生 。 方向判断，是系统外部动力与内在机理相互作用
复杂系统是由大量要素组成的网络，通过自 形成的复杂系统演变结果。
身运作规则产生复杂的集体行为，并通过学习和 针对城市新型电力系统开展复杂系统演变分
［5］
进化产生适应性 。系统的复杂性源于其内外部 析时，还需要考虑电力系统的特点与边界，因而基
要素之间的相互作用，这些相互作用会产生涌现、 于复杂系统演变分析方法的城市电力系统演变分
［6］
自组织、适应性及反馈等特殊性质 。复杂系统 析模型也需要进行适应性调整，一方面是针对系
因其自身特性，不会保持在某种状态下永不改变， 统特征调整要素结构划分，另一方面是对细分内
而是在内外部多种要素的影响下，随着时间的推 容开展差异性分析。