我院教師在能源系統(tǒng)氣候變化脆弱性和適應(yīng)性研究方面取得成果
近日，我院與亞利桑那州立大學(xué)合作開展的研究“Vulnerability of power distribution networks to local temperature changes induced by global climate change”在自然子刊《自然·通訊》上正式發(fā)表。
該研究攻克了“多因素同時改變條件下的配電網(wǎng)安全運(yùn)行邊界準(zhǔn)確刻畫”難題，從而第一次完整刻畫了全球氣候變化對配電網(wǎng)可靠性的漸進(jìn)改變過程。研究完整和細(xì)致的建模了全球氣候變化對局地自然、經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施的改變，并分析了這些變化觸發(fā)配電網(wǎng)設(shè)備和電力潮流改變的機(jī)制。研究指出，在氣候變化脆弱地區(qū)，氣候變化會漸進(jìn)但顯著的推高配電網(wǎng)發(fā)生大停電的概率。到2050年，脆弱地區(qū)配電網(wǎng)大停電風(fēng)險有機(jī)會上漲5%左右、達(dá)到11%以上，高風(fēng)險小時將激增30%。
在能源系統(tǒng)的氣候變化脆弱性和適應(yīng)性研究領(lǐng)域，這項研究拓展了研究外延、創(chuàng)新了研究范式。現(xiàn)有的相關(guān)前沿研究大多聚焦于氣候變化對能源系統(tǒng)單一因素、單一環(huán)節(jié)的影響，關(guān)注因為單一設(shè)備損壞或單一風(fēng)險事件引發(fā)的災(zāi)害。而這項研究聚焦的是被忽視的兩個關(guān)鍵機(jī)制：一是氣候變化多重綜合影響誘發(fā)的漸進(jìn)式風(fēng)險變化、二是從氣候變化到能源系統(tǒng)崩潰風(fēng)險變化的復(fù)雜鏈?zhǔn)椒答仭Ｍㄟ^融合風(fēng)險管理、氣候科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和電力工程等多學(xué)科研究方法和模型，這項研究提出了一整套基于多學(xué)科交叉的新研究范式（如圖所示），為后續(xù)研究、評估和管理能源系統(tǒng)的氣候變化脆弱性和適應(yīng)性提供了基本框架和相關(guān)工具。
范式創(chuàng)新使得這項研究揭示了一系列之前未被發(fā)現(xiàn)的能源系統(tǒng)氣候變化脆弱性機(jī)制和適應(yīng)性策略。通過對氣候變化綜合效應(yīng)、能源系統(tǒng)鏈?zhǔn)椒答伒目坍嫞狙芯堪l(fā)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)脆弱性和異質(zhì)性，由此提出了脆弱節(jié)點(diǎn)與敏感人群的優(yōu)化匹配這一全新的配電網(wǎng)能源適應(yīng)性策略。同時，通過對鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的分析，本研究發(fā)現(xiàn)了氣候變化的漸進(jìn)影響存在緩慢累計-突變惡化的反復(fù)交替過程，由此造成了配電網(wǎng)脆弱性的發(fā)展是非線性的，存在著斷崖式惡化的關(guān)鍵時間窗口。
這項研究還提出了多尺度配電網(wǎng)氣候變化脆弱性風(fēng)險評估的工具體系。這一工具體系既可以被電網(wǎng)規(guī)劃主體、電網(wǎng)運(yùn)營企業(yè)用于配電網(wǎng)系統(tǒng)的氣候變化風(fēng)險管理，也可以被各國政府用于宏觀的大區(qū)域尺度的能源氣候變化脆弱性評估和管理。運(yùn)用這一工具體系，該研究識別出了美國和歐洲的配電網(wǎng)氣候變化脆弱區(qū)域，發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)脆弱區(qū)域與傳統(tǒng)認(rèn)知的氣候變化直接災(zāi)害脆弱區(qū)域有較大差異。
一經(jīng)發(fā)表就引起了媒體關(guān)注，知名科研類新聞平臺《SCIENMAG》專門撰寫長文詳細(xì)介紹了這一研究、并給予高度評價。報道評價本研究是“開創(chuàng)性的”（groundbreaking），在氣候變化對配電網(wǎng)復(fù)雜作用的研究方面取得了關(guān)鍵性進(jìn)展。報道進(jìn)一步評價本研究的發(fā)現(xiàn)從科學(xué)性來說是“獨(dú)特而引人關(guān)注”（striking findings）的，對政策設(shè)計和制定而言也提供了深刻的啟示。并指出“研究結(jié)果發(fā)出有力的行動呼吁，促使科學(xué)家、工程師、政策制定者以及公眾攜手合作，共同守護(hù)現(xiàn)代生活賴以維系的電力生命線。”
作者簡介：本研究的共同通訊作者是中國石油大學(xué)（北京）經(jīng)管學(xué)院的于洋副教授和亞利桑那州立大學(xué)翁陽副教授。本研究的兩位共同第一作者Kishan Prudhvi Guddanti、陳琳分別是翁陽和于洋指導(dǎo)的博士研究生。
研究全文免費(fèi)開放閱讀和下載：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59749-4
SCINMAG介紹性文章：https://scienmag.com/power-grid-risks-from-climate-driven-local-warming/