国家电网有限公司 舒印彪等：关于能源转型分析的评述——（二）不确定性及其应对

 能源转型的要点是大力开发利用可再生能源，提升能源利用效率，降低排放。为此，需要一次能源实现大规模清洁能源替代，终端能源实现大规模电能替代，并以电力和电网为核心支撑，构建多种能源资源互补互济、协同发展的新一代能源系统，为能源供应和消费方式带来革命性变化。为了进一步厘清发展思路，《电力系统自动化》以舒印彪名誉主任委员与多位中外院士联署的发表和拟发表于第9期和第10期的“关于能源转型分析的评述”学术论文姊妹篇为始，开设“能源转型与电力支撑”栏目，并诚挚地向专家学者们征集关于能源转型及电力发展的研究成果和独到见解。

关于能源转型分析的评述：（二）不确定性及其应对

DOI: 10.7500/AEPS20180417009

舒印彪，薛禹胜，蔡斌，凌文， 韩建国，陈新宇，M. B. MCELROY

一个普遍的共识是：唯一确定的是不确定性（the only certainty is uncertainty）。长期以来，关于不确定性的讨论已成为科学与工程技术领域最重要的问题之一。

能源转型不仅涉及与能源技术、气候等相关的自然科学，还涉及与能源经济、政策机制、人的行为等相关的社会科学，是一个典型的需要在信息-物理-社会环境框架下考虑的能源（cyber-physical-social system in energy，CPSSE）问题。

能源政策或能源企业战略的制定依赖于能源转型的分析结论。但由于信息及认知的不足，能源转型问题的相关决策者或研究者需面对大量的来自物理、经济、政策、行为等领域的不确定性因素。

仿真是能源转型分析的基本研究方法，在问题提炼、模型构建、参数设置、仿真实验、结果分析等各个研究阶段均可能引入不确定性因素，并最终累积为结论的不确定性。

在不确定性情况下，研究人员或利益相关者感兴趣的重要问题主要包括但不限于：①不确定性因素将如何影响给定的能源转型方案的各项评估指标？②哪些因素的影响较大而不可忽视？③在不同的可能性场景下，能源如何转型？④何种能源转型目标与路径是风险最优的？⑤给定的某能源转型方案在极端不确定性条件下的强壮性如何？⑥应该如何施加干预措施来应对这些不确定性以最大化收益或降低风险？

若无法有效地应对不确定性因素以解答上述问题，则不仅会降低研究结论的科学性，更严重的后果是对实际的能源转型带来重大的潜在风险，导致转型的失败。

目前，几乎所有的能源转型研究均已涉及对不确定性因素的分析，文献大多按引入环节将其分为参数与模型的不确定性。主流的分析方法集中关注参数不确定性，包括：基于确定性模型的灵敏度分析和多场景分析，以及随机规划、模糊规划、区间规划等不确定性优化模型。应对模型不确定性的方法仍较少，包括：多准优解法和多模型比较法。

文献[16-18]归纳了在水资源管理、环境与生态、能源等领域的不确定性分析中所采用的分析方法，分析了各种方法的优缺点及其可应对的不确定性因素。

然而，实际应用中要求不确定性分析方法能够保证在有限的计算量下得到可信的结论，当前的研究并未很好地应对上述挑战，主要不足包括：①仅能分析单个或少数几个同时存在的不确定性因素，分析大量不确定性因素时面临组合爆炸；②简化处理已经意识到的描述不确定性因素时的困难，而把重点放在后续的影响分析环节；③外部扰动、利益相关者的行为等重要的不确定性因素被归为参数的不确定性，而未区分其与背景型参数之间的差异，不利于开展针对性的分析以揭示其影响；④可完成不同分析任务的各类方法之间缺乏有效的融合（如灵敏度分析得到的信息未用于指导随机规划研究中的场景构建），而结合多种方法来处理同时面临的各类不同特点不确定性因素的研究则更为鲜见。

本文将讨论能源转型分析中各类不确定性因素的不同特点；回顾各类已有的能源转型不确定性分析方法；针对存在大量不同特点不确定性因素所带来的实际困难，提出融合多种方法以兼顾计算量与准确性的综合分析框架。