电气化交通和城市电网协同韧性提升方法综述

时珊珊， 崔正达， 陈 颖， 李博达， 肖谭南， 周 健

(1.国网上海市电力公司电力科学研究院， 上海 200437； 2.清华大学电机工程与应用电子技术系， 北京 100084)

1 引言

我国已提出了“2030碳达峰，2060碳中和”的双碳目标，相关政策将引导能源领域转型，深刻影响电力、交通等基础设施体系的未来发展。

为适应绿色低碳的发展要求，各级政府积极推进电气化交通的发展，逐步摆脱对化石能源的路径依赖。受此影响，电动汽车占汽车总量的比重快速上升，交通系统与电力系统关系愈发紧密。国务院《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》提出，“加强新能源汽车与电网能量互动”，到2025年中国新能源汽车销量占比达到20%左右[1]。电气化交通和城市电网结构紧密耦合、运行机制互动相关，促进了城市基础设施联合优化和协同防灾等关键技术的发展。

本文重点讨论极端灾害下电气化交通和城市电网协同韧性提升方法研究进展。韧性是评价系统抵御小概率、大冲击极端事件能力的关键指标，反映了基础设施防灾效果和恢复速度。近年来，极端自然灾害频发，造成了多次大范围停电事故[2,3]。为了提高城市电网韧性水平，已有研究从韧性概念[4-6]、韧性提升方法[7]等方面进行相关综述，对于台风[8,9]、冰灾[10]、地震[11]等极端灾害提出对应韧性评估方法和提升措施。针对具体的韧性提升措施，已有研究提出了网架结构加固[12,13]、快速故障隔离、微网化应急孤岛供电[14-18]以及协同快速抢修[19]等方法，取得了显著的效果。然而，仅仅依靠电网内部应急资源开展应急恢复存在一定的弊端。例如应急供电设备购置和运维成本较高，难以大量配置，灾后快速复电范围有限。另一方面，与电气化交通系统深度耦合后，城市电网韧性恢复有了新的手段，即利用电动交通工具的储能能量，支撑电网和负荷应急供电。如此，电气化交通网中离散存储的电能和城市电网中连续供给的电能形成了互补和联动，从整体上保障灾害后城市基础设施可靠运行。更重要的是，充分利用社会化的应急供电资源后，电网侧可在有限投资的前提下，获得更加优质的应急供电服务，进一步提升系统韧性水平。

在电力-交通基本耦合关系方面，已发表的综述文献着重讨论了相关支撑技术发展趋势，阐明了电力-交通协同优化运行的必要性。文献[20]讨论了电气化交通中电动汽车与电网互动的相关技术路线，包括电动汽车与家庭互动(Vehicle to Home, V2H)、电动汽车与电动汽车互动(Vehicle to Vehicle, V2V)以及电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid, V2G)。这些技术将成为支撑电力-交通能量耦合的基本技术。文献[21]总结了电气化交通与智能电网互动需要的关键要素，包括充电技术、能量管理、通讯需求、安全措施等。文献[22]讨论了电力-交通网络融合在信息层面和物理层面协同所需的运行架构和重要技术，讨论了二者的融合潜力和发展趋势。除了具体技术层面，一些研究也从系统层面讨论电力-交通的耦合关系。文献[23]总结了大规模电动汽车接入现存电网对电力系统运行和规划产生的影响，讨论利用V2G技术提升电网经济性、安全性的方法。文献[24]总结了交通网与城市电网的潮流建模方法，讨论了二者的互动关系和相关应用。文献[25]从系统运行控制的角度出发，总结电力-交通系统进行协同运行的建模和决策方法。在上述工作基础上，本文进一步探讨电气化交通网支撑城市电网韧性提升的重要价值，综述技术内容。

本文首先从分析城市电网韧性概念入手，介绍构建韧性城市电网的重要意义和巨大挑战；之后，分析城市电网和电气化交通系统之间能量和信息联系，讨论两者协同韧性恢复基础条件；接着，围绕韧性提升的四个关键步骤开展综述，总结已有研究工作；最后，考虑碳中和政策约束，展望电力-交通协同韧性提升的技术趋势和研究重点。

2 韧性的概念与重要性

2.1 韧性的基本概念

工程系统在真实物理世界运行的过程中，往往要面临各类不确定性，而传统的可靠性指标通常只考察发生概率大的一般故障，难以覆盖小概率发生的大影响故障。为了弥补传统指标的不足，引入了韧性概念，即指系统在出现严重扰动或故障时，改变自身状态以减少系统整体损失，并在扰动结束后尽快恢复原有状态的能力[26]。韧性体现了系统面临蓄意攻击、事故或者自然灾害等极端事件时的承受和恢复能力。随着我国城市发展水平的提高，韧性相关概念在基础设施领域受到重视，发展迅速。韧性城市[27,28]概念从城市的基础设施体系角度评估城市整体韧性，北京、上海等城市提出了建设韧性城市[29]的目标，韧性概念的重要性不断凸显。

2.2 电力系统韧性的重要价值

具体到电力系统来说，电力系统韧性是指电网在遭受重大灾害、人为攻击等极端情况下，改变自身状态减少故障损失，并尽快恢复正常供电水平的能力[5]。电网作为城市庞大复杂基础设施体系的核心，是维持基础设施体系正常运转的基础。然而，城市电网处于电力主网末端，具有结构冗余度低、自动化水平有限、缺少备用电源等特征，抵御极端灾害冲击能力较弱，受灾后可能出现大范围设备故障和停电事故[2,30]。电网一旦发生停电事故，不仅会直接影响城市居民生活和生产活动，还会引起其他城市基础设施的连锁反应和次生灾害，造成交通系统瘫痪、医疗卫生系统削弱等严重后果。因此，提升城市电网韧性水平、增强其抵御极端灾害的冲击能力是维护城市安全的关键举措。

3 利用电气化交通提升电网韧性的前提

随着城市交通系统电气化程度提升，电力系统和交通系统的耦合关系进一步加深。电气化交通系统近年来发展迅猛，涵盖轨道交通、电动公交、电动出租车、私人电动汽车等交通工具[31]以及充电、换电等多种能量交互形式[23]。电气化交通发展形式多样、进展迅速，促进了电力系统与交通系统深度耦合，为利用电气化交通提升城市电网韧性奠定了物质和技术基础。

3.1 电气化交通系统与城市电网的能量载体

各类电气化交通设备都具有移动储能的基本特性，可经由道路将所存储能量转运到电网特定位置，并支撑电网应急供电。随着电气化交通不断普及，交通网络中流动的移动储能能量不断增大，形成了规模巨大、形式多样、拓扑灵活的离散能量网络，为增强城市电网韧性提供了物质和能量基础。已有研究表明，电网专用和社会公用的电气化交通设备都可支撑电网韧性恢复。

专用移动储能/发电设备是使用最为广泛的电网应急供电资源。应急发电车通常配备柴油发电机，供电能力视车载发电机功率与燃料总量而定；应急储能车的供电能力则取决于车载电池。通常应急供电车的容量范围为200～500 kW·h[32]。已有研究表明，应急供电车可以支撑负荷转供[33]、降低线路阻塞[34]、提升城市电网的运行效率。利用应急供电车灵活部署，可优化防灾举措、减少极端灾害引发停电风险[35]，并在灾后加速关键负荷恢复[36]，显著提升城市电网韧性。

社会公共电气化交通车辆也是重要的移动能量载体，其能量总量超过专用应急供电车辆，具有巨大的电网韧性恢复应用潜力。虽然形式不同，但电动汽车、电动公交等都可作为移动储能设备，协助电网韧性提升。以电动公交车为例，其电池容量范围为60～500 kW·h，而深圳、广州等城市已拥有超过一万辆电动公交车[37]。深圳2021年夏天用电负荷高峰突破2 000万kW，以用电负荷1 500万kW、公交车15 000辆、每辆公交车容量200 kW·h、充放电功率100 kW计算，所有公交车电量可支撑全市10%的负荷2 h。北京、杭州等城市也已建立了换电模式的电动出租车体系[38]，换电模式充电站的电池储备蕴含大量电能，也是支撑城市电网的潜在方式。鉴于此，已有研究探讨了电动公交车等公用交通车辆增强城市电网防灾水平[39]和加速灾后恢复[37]的优化决策方法，论证了相关技术方案的可行性。需要指出的是，轨道交通作为城市交通的重要组成部分，如果能有效利用车载储能[40]和发电设施，也有可能对电网进行局部的恢复和应急支撑。相关研究工作在文献[41]中有了初步的讨论。

3.2 电气化交通系统支撑城市电网的耦合技术

如图1所示，城市电气化交通系统与城市电网存在能量和信息层面的耦合运行机制，相关技术有助于增强电网韧性水平。

图1 城市电气化交通系统与城市电网的耦合结构Fig.1 Coupling structure of electrified urban transportation system and distribution system

在能量层面，电气化交通系统需要依赖城市电网供给电能，也可以在必要时将能量反馈给城市电网，辅助电网运行，使能量在城市电网与交通系统之间双向流动。为此，电气化交通系统和城市电网需要通过特定能量接口交换能量。目前，应用最广泛的能量接口是与城市电网相接的充电桩，具体包括单向充电的充电桩以及电网与车辆双向互动的V2G充电桩两类。对于单向充电的充电桩，可以组织电动汽车进行有序充电，降低电网负荷峰谷差，提升电动汽车充电经济性[42,43]。对于V2G充电桩，可使电动汽车进一步参与电网运行控制，提供调峰调频资源[44,45]，促进可再生能源消纳[46]。而对于应急供电车来说，可以通过满足国家标准的接口与配电网连接，支撑配电网运行[47]，同时，已有研究针对应急供电车的供电场景，设计了应急供电车快速接入接口[48,49]。随着电力-交通能量接口技术的成熟，移动能量载体可以在城市电网不同位置持续充放电，形成电力在交通系统中的传输通路，进一步加深电力-交通系统能量耦合水平。因此，现有技术不仅可以支持电气化交通系统与城市电网的双向能量互动，更可在灾害场景中利用交通系统能量支撑关键负荷应急供电[36]。

在信息层面，城市电网和交通系统可以通过信息交互提升运行效率，协同应急响应和优化决策。已有研究分析了现有电力-交通的信息耦合框架机制，构建了协同优化的信息架构[22]。二者可以通过信息耦合关系进行协同优化，提升交通系统运行效率和电网综合能效[25]。在具体技术上，已有文献针对V2G的使用场景设计了信息通信网络[50]，并针对V2H、V2G参与车辆设计了相应的控制通信方法[51,52]。具体到韧性场景下，文献[53]提出了电力信息物理系统的韧性增强策略，能够提升极端情况下的通信系统生存能力。文献[54]考虑了交通信号对电力-交通耦合网络恢复的影响，提升二者在极端情况下的生存能力。这些研究表明，当前电网与交通系统的通信技术已能支撑二者的信息交互，是二者协同恢复的控制通信基础。

综上所述，若能有效利用社会公用电气化交通系统中的移动储能，可有效补充专用应急供电车辆能量缺口，规避饱和式专用应急供电资源配置带来的投资风险，增强城市电网抵御五十年、乃至百年一遇的极端灾害冲击的能力。

4 电气化交通系统参与城市电网韧性提升的相关研究

城市电网韧性方面的研究通常可以将韧性提升问题建模为数学上的优化问题解决。在满足城市电网系统约束的前提下，综合考虑可用资源、经济性等因素，得到韧性提升方案，最小化灾害中损失的负荷或最大化灾中恢复负荷价值。

当韧性提升问题结合电气化交通系统时，需要进一步考虑交通系统约束。显然，将电气化交通系统引入韧性提升问题会增加这一问题的复杂性，对韧性提升方法提出更高的要求。相关领域的研究可根据时间顺序、时间尺度的不同划分为长期韧性规划、灾前调整预防、灾中应急响应、灾后持续供电四个阶段，如图2所示。以下将从韧性提升的四个阶段分别介绍已有研究成果。

图2 韧性提升机制时序关系Fig.2 Work flow of resilience enhancements

4.1 电气化交通系统与城市电网长期韧性规划

电气化交通与城市电网协同的长期韧性规划是指在电网传统的规划、建设、扩展阶段，将交通系统考虑在内并围绕韧性指标进行系统设计。随着电力-交通系统的耦合程度进一步加深，电气化交通车辆规模不断提升，因而研究电气化交通广泛参与的电网韧性规划和设计方法具有重要现实意义。

对于规划问题的数学模型而言，由于规划问题不关注某次具体灾害，而需要对长期灾害风险进行分析，因此规划问题中的韧性指标常使用风险相关概念，如系统负荷损失的期望[36,55,56]、负荷损失的条件风险价值(Conditional Value-at-Risk, CVaR)[57]等，以反映未来可能灾害下的系统韧性水平。

使用基于风险的韧性指标需要对城市电网未来可能遭受的灾害场景进行概率建模和分析，包括基于设备故障概率进行灾害生成的抽样统计[36]、基于数据驱动和故障机理的系统故障概率模型[56]等。使韧性规划问题可以使用随机规划模型进行求解。

目前，国内外学者主要从充电站规划及应急供电车优化配置两方面研究电力-交通的协同规划问题，期望通过合理的协同规划，在考虑经济性的前提下，服务交通系统发展，提升城市电网长期韧性水平。

首先，在充电站规划方面，已有较多研究从电力-交通耦合的角度研究充电站规划问题，考虑充电站对电力系统和交通系统的双重影响。文献[58]将交通网引入城市电网和快速充电站的联合规划模型中，降低快速充电站对交通状况造成的负面影响。文献[59]着重考虑了公路的扩容需求和城市电网的升级投资，二者协同规划提升整体系统效率。文献[55]将电网韧性指标纳入充电站的规划目标，建立混合整数规划模型，为综合考虑电网和交通网的充电站定址方案提供了参考。

其次，在应急供电车方面，相关工作主要以电网公司独立投资为假设研究资源配置方案。文献[36]建立了两阶段的随机规划模型，在第一阶段考虑不同灾害场景优化移动供能设备投资，第二阶段进行移动储能调度。文献[56]基于纳什谈判模型进行规划，得到经济性与韧性均衡的电网应急供电车投资方案。

综上，目前已有工作关注充电站、应急供电车的规划问题，以经济性为主要规划目标，探索兼顾提升电网韧性的规划方法。但经济性和韧性往往存在矛盾，如何实现经济性和韧性的均衡是电力-交通韧性协同规划的一个难点，目前研究中尚无统一的指标均衡方法。将经济性指标和韧性指标加权相加的方法难以设计客观合理的权重，而基于博弈的方法在经济性和韧性均衡上具备可解释性，但模型复杂，求解存在困难。

4.2 电气化交通系统与城市电网灾前调整预防

电气化交通与城市电网协同的灾前调整预防是指在极端灾害发生前，根据灾害预报信息，考虑电气化交通资源，结合拓扑调整、运行方式优化、资源预调度等手段来减少停电风险，增大系统韧性裕度。

灾前调整预防问题的数学模型和韧性规划问题有较大的相似性，二者均需要在灾害发生前对电网的资源进行配置、调整，需要考虑方案成本与灾害影响，在考虑经济性与韧性均衡的情况下，使用相似优化目标。二者主要区别在于调度资源和时间尺度不同。灾前调整预防针对某次具体的灾害进行提前部署，需要对灾害的不确定性进行建模，使得这一问题同样可以转化为随机规划问题进行求解。

电气化交通系统可为电网提供应急供电资源，现有研究主要从部署应急供电车方面进行研究，提升关键负荷供电可靠性。

文献[60]使用基于场景的两阶段随机规划模型，在灾害发生前通过最小化预期停电时间得到应急供电车的预布置方法。文献[61]使用考虑电网重构方案和馈线不平衡的两阶段随机规划模型，得到不同场景下应急供电车的最优配置容量。文献[62]构建了三阶段随机规划模型，考虑应急供电车的容量配置、灾前布置与灾中调度问题，提高应急供电车的利用率，减少灾中停电损失。

另外，随着交通系统的电气化，电动汽车、电动公交车等也可作为电网灾前调整预防的重要资源。文献[39]将交通系统中的电动公交视作可以调度的储能资源，考虑电动公交调度成本，进行灾前预调度，提高城市电网的恢复能力。

目前灾前调整预防方面的研究主要关注电网自有的应急供电车。社会公共电气化交通车辆通常不受电网直接调度，需要进一步设计商业模式和调度机制，充分挖掘交通系统支撑电网韧性的潜力，促进社会资源参与城市电网灾前调整预防。

4.3 电气化交通系统与城市电网灾中应急响应

电气化交通与城市电网协同的灾中应急响应是指在极端灾害发生后，结合电气化交通供电资源，快速恢复关键负荷供电。电气化交通系统为灾中应急响应提供了更多灵活选择，目前的研究工作主要关注使用应急供电车和利用电动汽车的离散储能资源进行应急响应。

首先，在应急供电车方面，现有工作研究了应急供电车在应急响应过程中的调度控制策略。文献[63]提出了应急供电车的滚动优化调度策略，在考虑电网和道路的损坏与修复的情况下建立了两阶段随机整数规划模型。文献[64]研究了使用应急供电车进行电网恢复时的控制策略，有效提升了电网的频率和有功功率的稳定性。

在电动汽车方面，研究工作从控制、调度等角度开展。文献[65]设计了包含电动汽车供电的负荷恢复硬件平台，以提升电网韧性水平。文献[66]研究了电动汽车在城市电网供电故障时利用V2H技术为家庭用电提供支撑的可行性。文献[67]将电动汽车作为静态的储能资源，在微网中协同储能设备、分布式电源等，使用鲁棒优化方法提升了关键负荷的供电能力。

综上，现有工作在应急响应问题上，围绕调度、控制等方面，优化多形态供电资源，探索了灵活高效的城市电网灾中应急响应方法。

4.4 电气化交通系统与配电网灾后持续供电

电气化交通与城市电网协同的灾后持续供电是指应对长时间灾害(如洪水、极寒天气等)时，结合电气化交通供电资源，形成可靠、持久的应急供电能力。交通系统与城市电网的耦合一方面增加了电网的应急供电资源，丰富灾后恢复方案，另一方面也增加了限制条件。城市电网和交通系统的故障往往会相互影响，改变应急资源的调配成本，增加灾后恢复问题的复杂度。

具体到数学模型方面，由于灾后持续供电问题需要考虑城市电网受灾后较小时间尺度的资源调度情况，因此需要建立更精细的交通网模型。不同研究在数学模型中加入了与交通系统相关的各类要素，包括交通移动成本[37,68,69]、交通信号[70]、公共交通需求[37]等，使模型更符合实际场景，也增加了问题的复杂度。

国内外学者在这一方面的研究也可分为使用应急供电车和社会电动汽车资源两方面。

首先，在利用应急供电车的研究方面，文献[62]使用多阶段方法进行问题建模，并在最后阶段给出应急供电车的实时运行与调配策略。文献[68]考虑了应急供电车的交通成本，将问题建模为两阶段鲁棒优化模型进行应急供电车的路径规划调度。文献[71]使用蒙特卡洛仿真模拟灾后负荷和光伏出力不确定性，建立基于场景的两阶段随机规划模型，求解得到应急供电车的调度方案。文献[69]将抢修人员分配策略与应急供电车进行协同优化，考虑抢修时序的模型进一步提高了系统存活能力。文献[72]同样考虑抢修人员与应急供电车的协同恢复策略，并利用软开关将故障电网划分为辐射状微网进行供电。文献[73]考虑城市电网中分布式光伏和风力发电不确定性，配合应急供电车资源，建立机会约束的随机规划模型，并进一步转化为混合整数规划问题，提升求解效率，得到灾后调度方案。文献[70]考虑城市电网故障对交通信号系统的影响，通过建模交通信号系统对电网的依赖关系，求解混合整数规划模型，得到应急供电车的调度方案。

其次，在使用交通系统供电资源方面，文献[37] 将电动公交车作为潜在恢复资源，在考虑了公共运力需求的同时，通过配电网重构与电动公交协同恢复电网负荷，有效提升了城市电网的韧性水平。文献[74]设计了一种分级控制方法，协调各类应急供电资源，通过随机规划考虑故障和发电资源的不确定性，将电动汽车作为供电资源，进行微网调度，提升系统韧性。

综上所述，当前研究围绕电力-交通系统耦合关系，考虑故障对两系统的影响，建立优化模型，利用多种供电资源支撑城市电网灾后持续供电。

然而，应当指出的是，极端灾害冲击下城市电网和交通系统都会发生较为严重的故障，产生交互影响，即交通系统损坏会影响应急供电车等交通系统资源的调度，而城市电网故障亦可能削弱城市路网通勤运输能力。因此，面对极端灾害冲击，电力-交通系统有必要进一步加强协同应急响应，加速城市基础设施体系恢复。目前，相关研究尚处于起步阶段。文献[54,70]研究了交通信号对于交通移动成本的影响，调整电力资源调度，优先交通信号恢复。文献[63]考虑道路损坏和修复情况，根据交通网灾后恢复情况实时调整应急供电车调度方案。文献[75]研究在冰雪灾害造成的道路堵塞情况下线路除冰车的调度计划，提升电网恢复效率。文献[76]则利用电动公交调度运行使电能借助交通系统传输，从而使电网与公共交通系统得到协同恢复。

电气化交通系统与城市电网的互动复杂多样，不同文献关注不同韧性提升阶段，对交通系统内的要素各有侧重，为电力-交通协同的韧性提升问题进行了有益的探索。本文调研文献所涉及的韧性提升阶段、使用的交通系统资源、采用的数学方法以及研究内容汇总见表1。

表1 电气化交通系统与城市电网韧性提升机制相关研究Tab.1 Studies of distribution system resilience enhancement measures with electrified transportation system

5 技术趋势和研究重点

5.1 碳中和政策影响下城市电网韧性发展趋势

2020年9月，中国在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。碳中和政策影响下，城市能源基础设施将加速演化，发展广泛接入低碳能源的能源互联网[77]；城市交通系统电气化程度也将加速提升，逐步摆脱对化石能源的依赖[78]。碳中和政策将改变城市电网的形态结构和运行机制，进一步加强城市电网与交通系统的耦合机制，牵引韧性电网理论和方法发展，形成电力-交通耦合的城市电网韧性恢复体系。该体系示意图如图3所示。

图3 电力-交通耦合的城市电网韧性恢复体系Fig.3 Distribution system resilience enhancement with coupled electrified transportation system

具体来说，电力-交通耦合恢复体系的特点体现在能量、信息和市场机制层面。

5.1.1 能量层面

碳中和政策促使低碳能源快速普及：区别以往电力体制改革和市场化举措，碳中和政策面向全社会和全行业，要求在给定的时间内完成能源系统低碳和去碳化，是具有强约束力的国家政策，将同时影响交通系统与电力系统的发展模式，改变二者发展路径。受碳中和政策激励，电动汽车、低碳微网群、氢能等低碳能源广泛接入电网。当城市电网遭遇极端灾害事件时，它们可被用于应急供电，保障关键负荷。而不同低碳能源的运行机制、容量特点不同，协调多种低碳能源将成为巨大挑战。

5.1.2 信息层面

信息物理深入融合，协同恢复势在必行：城市电网是信息物理融合技术应用的主要对象之一。极端灾害下，信息物理系统可能发生连锁故障，扩大事故范围，影响应急恢复效率。因此，提升城市电网韧性水平，必定要实现信息物理协同的防灾和恢复[53]。城市电网同交通、通信等其他城市基础设施紧密耦合，相互支撑[79]。在极端灾害后，利用电气化交通的移动供能能力，可支撑关键负荷供电；合理调度电网抢修，可加速交通运力恢复；快速恢复通信系统，可提升资源调度效率，促进基础设施网络的快速恢复。考虑多基础设施网络耦合和支撑关系，可实现更大范围的城市功能韧性恢复。

5.1.3 市场机制层面

为保持长期韧性，电力应急模式需要创新：国家政策鼓励多元投资主体参与电网建设，给传统的电力应急管理带来模式创新机遇[80]。设计市场化机制，可以吸引低碳能源供应者及交通系统内的电力资源参与城市电网韧性防御和恢复体系建设。在灾前，购置多元主体提供的应急供电资源和服务，例如针对关键负荷的应急发电设备、可灵活移动的应急供电车和可集中调度和双向充放电的电动公交等，利用市场化韧性资源进行灾中、灾后城市电网恢复，提升城市电网韧性。这将极大缓解电网侧韧性基础设施投资压力，形成政策和环境约束的城市电网韧性可持续发展模式，推动社会资源参与电网恢复的同时，实现社会效益的最大化。

5.2 后续研究重点

随着交通系统的电气化程度提升，交通系统和城市电网的联系也愈发紧密，未来对这二者在韧性上的关系应当着重考虑以下方面：

(1)综合考虑经济性与韧性的规划方案。在城市电网的运行和规划上，经济性和韧性的提升往往相互矛盾。过度追求韧性可能会导致电网投资在大部分时间无法发挥作用，造成浪费；而仅追求经济性可能会导致极端事件下韧性不足，使社会损失过大。如何合理建模耦合的电力-交通系统，对经济性和韧性进行权衡，是目前研究的难点。另外，韧性规划需要考虑长期的灾害风险，而极端灾害往往缺少丰富的历史数据支撑。城市电网未来灾害风险评估的准确程度会影响韧性规划方案的有效性，精准刻画长期灾害风险也是韧性规划的重要课题。

(2)结合社会资源的韧性商业模式。当前韧性方面研究大多假设投资主体和受益主体均为电网运营方，较少考虑电网运营方以外的供电资源参与韧性提升，交通系统等社会资源参与韧性提升的潜力有待挖掘。私人电动汽车往往需要顾虑隐私、电池衰减等问题，参与韧性提升的随机性和调度难度较高。公共交通系统与电网同属公共服务部门，参与韧性提升的意愿和调度的响应程度都更高。因此可先建立电网与公共交通系统共同参与的韧性提升商业模式和市场机制，并研究创新商业机制将电动汽车纳入韧性恢复体系之中。

(3)多形态能量载体的协同运行决策。随着碳中和的持续推进，各类低碳能源将接入城市电网，韧性视角可以扩展到电力-交通，电力-综合能源[81]的耦合机制上，推进多形态能量的转换流通。随着电动汽车和多能互补技术的普及，城市电网拥有了形式多样的能量接口[82]。通过充放电设施和多能转换装备，多类型电动汽车、轨道交通车辆、全电化驳船、氢能和低碳燃料专用运输车辆等能量载体都可与城市电网交换能量和协同运行。面对极端灾害，上述能量载体可成为城市电网的韧性资源，提供灵活、高效的应急供电服务。然而，不同能量载体往往属于不同社会主体，其协同优化运行不仅需要针对不确定灾情合理调配资源，还要考虑通信协调、不同主体的收益等约束条件，问题复杂、难以求解。未来，相关研究工作应深入分析电力系统和交通系统在恢复过程中的动态影响，建立深度协同的电力-交通韧性恢复模型，提升城市基础设施整体韧性水平。

6 结论

本文综述了在交通系统电气化影响下的城市电网韧性提升方法，从电气化交通系统与城市电网的耦合关系出发，探讨了两种基础设施系统体系在电网韧性方面的联系，基于不同时间尺度从长期韧性规划、灾前调整预防、灾中应急响应、灾后持续供电四个角度总结了这一领域的研究现状。随着碳中和政策的推进与能源转型、城市智能化的发展，电气化交通系统和城市电网将进一步深度融合，丰富城市电网的韧性资源和提升机制，如何协调利用多种资源、多种手段提升电网韧性仍需进一步深入研究。