能源互联网风险评估研究综述(一)：物理层面

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能源互联网信息技术研究综述_王继业

能源互联网信息技术研究综述
王继业１孟坤２４曹军威３５程志华１高灵超１林闯４５
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（）国家电网公司北京１０００３１（）北京信息科技大学计算机学院北京１００１０１（）清华大学信息技术研究院北京１０００８４（）清华大学计算机科学与技术系北京１０００８４（）清华信息科学与技术国家实验室北京１０００８４（）ｉｅｗａｎｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎ＠ｓｊｙｇｇ１２３Biblioteka ４５，，，
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能源行业风险评估方案

能源行业风险评估方案能源行业作为现代社会发展的基石，其稳定运行对于经济增长和社会发展至关重要。

然而，能源行业面临着诸多风险，包括市场波动、政策变化、技术革新、环境压力以及供应安全等。

为了有效地管理和应对这些风险，制定一套科学合理的风险评估方案是必不可少的。

一、风险识别（一）市场风险能源价格的波动是能源行业面临的主要市场风险之一。

石油、天然气、煤炭等传统能源的价格受到全球供需关系、地缘政治、经济形势等多种因素的影响，价格的大幅波动可能导致能源企业的收入和利润不稳定。

此外，可再生能源的发展也在逐渐改变能源市场的格局，其成本的下降和市场份额的增加可能对传统能源企业构成竞争压力。

（二）政策风险能源行业受到国家和地区政策的严格监管和调控。

政策的变化，如能源补贴政策的调整、环保法规的加强、能源进出口政策的改变等，都可能对能源企业的经营策略和发展规划产生重大影响。

（三）技术风险随着科技的不断进步，能源行业的技术革新日新月异。

例如，新能源技术的突破可能使传统能源技术面临淘汰的风险；能源储存和传输技术的改进可能改变能源的供应和消费模式。

如果能源企业不能及时跟上技术发展的步伐，就可能在市场竞争中处于劣势。

（四）环境风险能源生产和消费过程中产生的温室气体排放和环境污染问题日益受到关注。

国际和国内的环保要求越来越严格，能源企业可能需要投入大量资金用于环保设施的建设和运营，以满足排放标准。

同时，极端天气和自然灾害也可能对能源设施造成破坏，影响能源的供应稳定性。

（五）供应风险能源的供应安全是一个重要问题。

对于依赖进口能源的国家和地区，国际能源市场的供应中断、运输通道的受阻等都可能导致能源短缺。

此外，国内能源资源的勘探和开发不足、能源储备体系的不完善也可能影响能源的稳定供应。

二、风险评估方法（一）定性评估通过专家判断、小组讨论、案例分析等方法，对风险发生的可能性和影响程度进行主观评估。

这种方法适用于难以量化或数据有限的情况，但评估结果可能受到评估人员经验和主观因素的影响。

能源互联网发展调研报告

能源互联网发展调研报告一、引言随着全球范围内对可再生能源的需求增长以及能源供应结构的转型，能源互联网作为一种新型的能源供应模式得到了广泛关注。

本文将对能源互联网的发展现状进行调研，并提出相关建议，以推动能源互联网的健康发展。

二、能源互联网的概念能源互联网是一种基于信息通信技术、物联网技术以及能源互联网技术的能源供应模式。

通过建立智能电网和跨区域能源互联网，能源互联网实现了可再生能源的高效利用和跨区域能源的优化配置。

三、能源互联网的发展现状近年来，全球范围内对能源互联网的建设已经取得了一系列突破性进展。

以下是能源互联网发展的几个方面：1. 系统规划与设计：各国纷纷制定能源互联网建设规划，并加大对能源互联网的投资。

例如，中国提出“强电网、智能电网、绿色电网、开放电网”四网融合的发展思路，推动了能源互联网的快速发展。

2. 技术创新与应用：能源互联网关键技术的突破和应用推广对能源互联网的发展至关重要。

例如，高效的能源存储技术、清洁能源转化技术以及智能电网的建设等都为能源互联网的发展提供了技术支撑。

3. 跨区域能源传输与交易：能源互联网打破了传统能源供应的地域限制，实现了能源的跨区域传输与交易。

这不仅促进了可再生能源的消纳，还优化了能源配置，提高了能源利用效率。

四、能源互联网的优势和挑战能源互联网具有以下优势：1. 大规模接纳可再生能源：能源互联网通过建立跨区域能源互联网，实现了可再生能源的大规模接纳和高效利用。

2. 提升能源供应可靠性：能源互联网建立了智能电网，通过系统优化配置实现了能源供应的高可靠性和稳定性。

3. 促进能源消费绿色化：能源互联网推动清洁能源的应用，减少了对传统化石能源的依赖，促进了能源消费的绿色化转型。

然而，能源互联网的发展还面临着一些挑战：1. 技术难题：能源互联网需要解决能源存储技术、能源输送技术以及智能电网技术等一系列关键技术难题。

2. 投资成本较高：能源互联网的建设需要大规模的资金投入，且需要长期投入维护和运营。

能源互联网技术研究与预测

能源互联网技术研究与预测第一章引言近年来，随着全球能源消耗的增加和环境污染的日益加重，能源互联网技术成为了各国政府和企业广泛关注的热点。

能源互联网是指通过信息化、集成化和智能化手段，将传统能源系统、清洁能源系统和能源需求侧管理系统有机结合，形成高效、可靠、安全、环保的全球能源交互平台。

它将成为未来能源消费与供应的重要手段，推动能源转型和低碳发展。

本文旨在介绍能源互联网的概念、技术研究现状及未来趋势，希望能对相关领域的从业人员、学者和政策决策者有所参考和帮助。

第二章能源互联网的概念能源互联网是将能源系统与信息技术深度融合的一种能源体系。

在传统的能源体系中，能源生产、输送和消费是分离的，而能源互联网利用信息技术手段，将多种能源系统有机结合，实现供需侧协同和智能化管理。

它可分为能源生产侧、能源传输侧和能源消费侧三个部分，其中，能源生产侧包括传统能源生产和清洁能源生产，在能源传输侧中，通过智能电网实现多种能源互联互通，能源消费侧主要以可再生能源和智能用电为主导。

总之，能源互联网是基于信息技术和能源系统的深度融合，实现多能源互联互通、智能化和可持续性发展的新型能源体系。

第三章能源互联网的技术研究现状3.1 信息技术信息技术是能源互联网的核心技术，它包括云计算、大数据、物联网等多种手段，为能源互联网提供数据支持和智能决策。

云计算技术为能源互联网提供高效的数据存储、处理和共享功能，大数据技术可分析和预测能源需求和供应，物联网技术实现能源系统的实时监测和控制。

在信息技术的帮助下，能源互联网能够实现智能化和可持续性发展。

3.2 智能电网智能电网是能源互联网的核心组成部分之一，是指利用信息技术和先进的通信技术，将多种不同类型的电力系统和设备有机相连，实现线路的智能化运营和管理。

智能电网具有高效、智能、安全、可靠、环保等特点，可实现能源的分布式生产和管理，形成灵活的能源供应体系。

智能电网是未来城市智能能源系统的重要组成部分。

综合能源系统与能源互联网简述

综合能源系统与能源互联网简述一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护的迫切要求，综合能源系统与能源互联网成为了全球能源领域的研究热点和未来发展的重要方向。

本文旨在全面、深入地阐述综合能源系统与能源互联网的基本概念、关键技术、发展现状以及未来趋势，以期为读者提供一个清晰、系统的认识框架，为相关领域的理论研究和实践应用提供参考和借鉴。

文章首先将对综合能源系统和能源互联网进行明确定义，并阐述其在全球能源转型中的重要作用。

接着，文章将重点介绍这两种能源系统的关键技术，包括能源转换、存储、输送、管理和控制等方面。

文章还将对综合能源系统与能源互联网的发展现状进行详细分析，包括国内外的研究进展、示范工程建设以及产业应用情况。

文章将展望综合能源系统与能源互联网的未来发展趋势，探讨其在能源转型、可持续发展以及数字经济等方面的潜力和挑战。

通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的认识综合能源系统与能源互联网的机会，为相关领域的理论研究和实践应用提供有益的参考和启示。

二、综合能源系统概述综合能源系统（Integrated Energy System，IES）是一种新型的、高度集成化的能源供应与管理模式，旨在实现多种能源形式（如电、热、冷、气等）的高效转化、存储、分配和利用。

IES强调能源系统内部各种能源子系统的横向互补与纵向优化，追求能源的清洁化、低碳化、高效化和智慧化利用。

IES的出现，是应对全球能源危机、环境污染和气候变化等问题的重要手段。

传统的能源系统往往是孤立的、单一的，各能源子系统之间缺乏有效的协调和互动，导致能源利用效率低下，环境污染严重。

IES 通过集成各种能源子系统，实现能源之间的互补和优化配置，可以大幅提高能源利用效率，减少能源浪费和环境污染。

IES的核心在于其高度集成化和智能化。

通过先进的物理信息技术（如物联网、云计算、大数据等），IES可以实现对各种能源形式的实时监测、分析和优化调度，确保能源供应的安全、稳定和高效。

能源行业的风险评估与应急响应机制研究

能源行业的风险评估与应急响应机制研究随着全球经济的快速发展和人们对能源需求的不断增长，能源行业扮演着越来越重要的角色。

然而，能源行业也面临着各种风险，如能源供应不稳定、天然灾害和人为事故等。

为了确保能源供应的可靠性和持续性，各国都亟需开展风险评估并建立完善的应急响应机制。

本文将探讨能源行业的风险评估方法以及应急响应机制的研究。

一、能源行业的风险评估方法1. 数据搜集与分析风险评估的第一步是收集能源行业相关的数据，包括能源供应情况、供应链可靠性、市场需求和竞争情况等。

通过对这些数据的分析，可以了解到潜在的风险因素，如供应中断的可能性、需求波动的影响等。

2. 风险识别与分类在数据搜集和分析的基础上，可以识别出能源行业面临的各种风险，如政策风险、市场风险、技术风险等。

同时，需要对这些风险进行分类，以便更好地进行后续的评估和处理。

3. 风险评估与评估指标对于每种风险，需要制定相应的评估指标来衡量其程度和潜在的影响。

评估指标可以包括概率、影响程度、持续时间等。

通过综合评估指标的结果，可以对各种风险的优先级进行排序，以便制定应对策略。

4. 风险应对策略基于风险评估的结果，需要制定相应的风险应对策略。

这包括建立备份能源供应渠道、加强市场监管、优化能源生产和利用技术等。

同时，还需要建立监测机制，及时掌握风险的变化和发展趋势，以便及时作出调整。

二、能源行业的应急响应机制研究1. 应急预案的建立应急响应机制的关键是建立应急预案，明确各种风险发生时的应对措施和责任分工。

这包括建立紧急联系机制、明确预警发布程序、制定灾害应对方案等。

同时，还需要定期组织应急演练，提高应急响应的效率和能力。

2. 信息共享与协作能源行业的应急响应需要各相关部门和企业之间的密切协作和信息共享。

可以建立统一的信息平台，及时共享能源供应、市场需求和风险预警等信息。

同时，可以加强国际合作，通过多方合作来应对全球范围内的能源风险。

3. 技术支持与创新应急响应机制需要依靠先进的技术手段来支持和保障。

能源互联网技术的研究与发展趋势

能源互联网技术的研究与发展趋势一、能源互联网的概念随着能源消费的需求逐渐提高，传统的能源供给方式已经无法满足人们的需求，因此出现了能源互联网。

能源互联网是利用信息与通信技术将能源的生产、传输、存储和消费进行有机结合，实现灵活、高效、安全和可持续发展的能源系统，是未来能源发展的趋势。

二、能源互联网技术的发展现状目前，能源互联网技术正在持续发展，关键技术已经逐渐成熟。

其中包括：一、清洁能源技术，如：太阳能、风能、水能等；二、大数据技术，可以对能源生产、传输、存储等环节进行实时监测和预测；三、物联网技术，可以实现能源设备之间的通信和互联；四、人工智能技术，可以应用于能源生产和储存过程中的控制与优化。

三、能源互联网技术的应用能源互联网技术的应用可以通过以下几个方面进行：1.能源生产利用清洁能源技术进行能源生产，例如：太阳能发电、风能发电等，以减少对传统化石能源的依赖。

2.能源传输采用物联网技术实现能源设备之间的通信与互联，提高能源传输的效率和质量。

3.储能技术应用物联网技术和人工智能技术，对能源的储存、调控和利用进行优化和控制，以实现储能的高效和安全。

4.智慧能源建筑利用大数据技术，实现对能源建筑的监测、控制和优化，以达到减少能源浪费和提高能源利用效率的目的。

四、能源互联网技术的研究与发展趋势未来，能源互联网技术的发展趋势是实现清洁、高效、可持续的能源供给系统。

具体表现在以下几个方面：1.清洁能源技术的应用将逐渐完善，如大规模建设太阳能发电、风能发电等。

2.储能技术将变得更加高效和可靠，应用于智慧电网、微电网等能源互联网系统。

3.物联网技术将被应用于更多的能源设备之间，实现智能化管理与控制。

4. 人工智能技术将被广泛应用于能源生产、传输、存储和消费的控制与优化。

能源互联网将成为未来能源发展的主流模式。

总之，能源互联网技术是未来能源发展的趋势，可以为人类带来更加清洁、高效和可持续的能源供给系统。

随着相关技术的逐步成熟，未来的能源互联网平台将更加完善和智能化。

能源互联网建设中的风险控制问题

能源互联网建设中的风险控制问题随着能源互联网的建设不断推进，其中所涉及到的风险控制问题也越来越受到关注。

在这个过程中，越来越多的学者和专业人士开始研究并探究相关的问题，以期为保障能源互联网的稳定发展提供有力的支撑。

一、能源互联网建设的背景和意义能源互联网建设是当前能源领域的一个新概念，是指利用互联网、大数据、物联网等先进技术手段来优化能源生产、传输和使用，实现能源的高效利用和可持续发展。

能源互联网建设不仅可以提高能源的利用效率，降低能源的消耗成本，还可以促进能源产业的升级和转型，推动经济的发展和结构的优化。

随着能源互联网建设的深入，相关的风险控制问题也越来越引人关注。

二、能源互联网建设中面临的风险控制问题1.技术风险能源互联网建设需要利用先进的互联网、物联网、大数据等技术手段，这些先进技术的运用是否有效，是否能够稳定运行，是否满足实际的需求，是能源互联网建设中的一个关键问题。

若技术手段不成熟，或运用不当，将直接影响能源互联网的稳定运行和发展。

2.数据风险在能源互联网建设过程中，需要涉及大量的数据采集和传输，这些数据如果出现泄漏或被篡改，将对能源互联网的运行和发展造成极大的影响。

因此，如何对数据进行保护和安全传输，是能源互联网建设中的一个重要问题。

3.政策风险能源互联网建设涉及能源产业的升级和转型，因此需要政策的配套支持和保障，如果政策不得当，或出现突发政策变化，将直接影响能源互联网的稳定运行和发展。

4.市场风险能源互联网建设需要涉及多个领域和多个参与方，如果市场需求和投资热度不高，或市场环境过于复杂，都将对能源互联网的发展造成较大的影响。

三、能源互联网建设中的风险控制措施1.建立完备的风险防范控制体系对于能源互联网建设中所涉及到的各个风险，需要建立完备的风险防范控制体系，即通过科学的评估和管理，制定风险控制计划和措施，保证能源互联网的稳定运行和发展。

2.加强技术研发和运营管理能力建设能源互联网建设需要利用先进的技术手段，因此需要在技术研发和运营管理等方面加强能力建设，提高计算机和网络技术等的使用水平和管理能力，以保证能源互联网的稳定运行和发展。

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DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.160658 文章编号：0258-8013 (2016) 14-3806-11 中图分类号：TM 73

能源互联网风险评估研究综述(一)：物理层面

丁一1，江艺宝1，宋永华1，郭创新1，金文德2，张利军3 (1．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027；2．国网浙江省电力公司，浙江省杭州市 310007； 3．国网浙江省电力公司经济技术研究院，浙江省杭州市 310008)

Review of Risk Assessment for Energy Internet, Part I: Physical Level DING Yi1, JIANG Yibao1, SONG Yonghua1, GUO Chuangxin1, JIN Wende2, ZHANG Lijun3 (1. School of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China; 2. State Grid Zhejiang Electric Power Corporation, Hangzhou 310007, Zhejiang Province, China; 3. State Grid Zhejiang Economic Research Institute, Hangzhou 310008, Zhejiang Province, China)

ABSTRACT: Gradual depletion of fossil fuels and the progressively serious environmental pollution contribute to the development of the new generation of energy system—Energy Internet. Energy Internet utilizes advanced energy technology and information & communication technology to achieve a comprehensive reform of the traditional energy industries, which has a profound impact on the human life and the social development. In this context, the paper summarized the relevant research in recent years, focusing on the analysis of pros and cons of current methods in risk assessment and corresponding applications. The critical frontier scientific issues in physical risk assessment and future disquisitive orientation were proposed to lay a theoretical foundation in the secure and reliable operation of the Energy Internet.

KEY WORDS: energy internet; risk assessment; physical abstract model; reliability evaluation; complex network; coupling of multi-energy system

摘要：化石燃料的逐渐枯竭和日益严峻的环境污染问题推动着新型能源利用体系——能源互联网的出现与发展。能源互联网以先进能源技术、电子计算机技术和互联网技术为基础，实现了对传统能源产业的全面革新，并对未来人类的生活方式和工业、社会发展产生深刻影响。在此背景下，该文总结回顾了近些年国内外有关能源互联网的研究成果，重点分析了能源互联网风险评估现有研究的理论方法及其存在的不足，提出物理层面能源互联网风险评估存在的关键性科学问题及其未来的研究方向，为能源互联网的安全、可靠运行奠定理论基础。

基金项目：国家自然科学基金资助项目(51577167，51537010)；国网浙江省电力公司科技项目(5211JY15001S)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51577167, 51537010); Technology Projects of State Grid Zhejiang Electric Power Corporation (5211JY15001S).

关键词：能源互联网；风险评估；物理抽象模型；可靠性分析；复杂网络；多能源系统耦合

0 引言

工业的快速发展离不开能源领域的技术进步和产业革新。随着可再生能源、电子计算机技术和互联网技术的快速发展，能源行业正在孕育第三次工业革命[1]。第一次工业革命[2]以瓦特蒸汽机为标志，其一次能源为煤炭，实现了从手工劳动向动力机器生产的重大转变；第二次工业革命[3]以电灯的发明为标志，电力的大规模应用推动工业进入“电气时代”，实现了从原始能源到以电能为主的二次能源的转变；第三次工业革命是以电子计算机技术、互联网技术、先进能源技术为标志，其一次能源将逐步由传统的化石能源转变为环境友好、满足可持续发展需求的可再生能源。由于相关技术和机制尚未完善，能源互联网的发展仍处于起步阶段，但学界和工业界关于能源互联网的讨论日趋激烈，有关能源互联网的研究论文和工程实践不断涌现。在国外，美国著名学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》[1]中大胆预言了能源互联网

的出现及其特征，并描述了未来能源互联网的主要特征和发展趋势。美国北卡罗莱纳州立大学的未来可再生能源传输与管理实验室(future renewable electric energy delivery and management system，FREEDM)的Alex Q. Huang等学者应用固态变压器、分层控制、信息物理系统融合技术构建满足分布式可再生能源和储能设备接入的主动、灵活配电第14期丁一等：能源互联网风险评估研究综述(一)：物理层面 3807 网络[4]，实现了居民配电网络的能源共享与交互，作为未来能源互联网的发展雏形。2000年，德国通过并实施《可再生能源法》[5]，制定了以“环保、

经济、安全”为目标的能源转型政策，推动了风能和太阳能两类可再生能源经济发电的大规模发展。在国内，为了达到节能减排目标以应对日益严峻的环境问题，我国政府正在加大力度推动能源产业的转型与升级。2012年11月，易观国际(analysys international)CEO提出了“互联网+”[6]的概念，并指出“互联网+”是互联网对传统行业的渗透和改变。2015年3月5日，李克强总理在政府工作报告中提出“互联网+”行动计划，推动云计算、大数据、互联网等新兴技术与现代工业相融合，实现了“互联网+”概念的升华。2015年7月1日，国务院《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[7](国发[2015]40号)制定了“互联网+智慧能源”的重点行动方案。能源互联网是未来能源行业的发展方向，国内学者就其概念内涵、基本构架、系统组成、关键技术和集成方案等方面[8-15]进行了诸多探索。此外，基于主动配电网、可再生能源应用、智慧城市、多能源互联与管理、信息通信体系等内容，国内学者还结合国内能源产业现状和技术发展趋势开展了一系列探索性研究[16-18]，推动了能源互联网的标准体系完善。文献[17]分析了基于主动配电网的城市能源互联网体系架构和关键技术，文献[19]基于FICC(function, information, communication, component)层次体系模型提出了能源互联网的标准体系架构，为能源互联网的技术创新和产业发展奠定基础。2015年4月在北京召开的香山科学会议就是以“能源互联网：前沿科学问题与关键技术”[20]作为主题。能源互联网实现了能源生产和消费的清洁化与高效化，满足能源行业未来的发展需求。然而，能源互联网的可靠性还未得到理论研究和工程验证。与智能电网相比，能源互联网在产能、用能、储能、能量传输和能量转换等方面都发生了很大变化。产能方面，由于风速、日照等自然因素的波动性，高渗透风能、太阳能等可再生能源会对电力系统的安全性、稳定性和可靠性产生显著影响；用能方面，热泵、电动汽车(electric vehicle，EV)等新型负荷的出现增加了能量需求的不确定性和随机性；储能方面，新兴储能技术的发展为解决电力系统实时供需平衡问题提供了新的思路，然而考虑储能设备的风险评估问题尚待研究；能量传输和转换方面，能源互联网实现了电力系统、天然气系统、供热系统和交通系统等多能源系统的交叉互联和复杂耦合，这必然会增加能源互联网运行和控制的复杂度[8,11]，也对各能源系统的可靠、安全运行提出了更高的要求。因此，亟需在能源互联网大规模工程实践开始之前从理论角度对其带来的风险进行综合性评估。目前，国内外有关能源互联网的研究大多集中在整体框架[8]、基本概念[9]、关键技术[15]及商业模

式[21]等宏观层面，针对能源互联网风险评估的专门

论述还比较有限，能源互联网风险评估的研究尚处于起步阶段。有相关研究分析了基于热电联产电厂的电–气–热网络耦合供能可靠性问题[22-25]，文献[22]

综合考虑电气系统和天然气系统不同的技术特征，在计及天然气网络传输容量限制和天然气供应盈余的基础上评估联合循环发电厂的最大电力供应量。文献[23]基于考虑安全约束的机组组合方法评估天然气价格浮动、管道故障等因素对电力系统运行可靠性产生的影响。以热电联产电厂为例，文献[24]提出了Energy Hub的概念并分析电能、热能、化学能三者耦合对电力供应可靠性的影响。进一步的，文献[25]计算多能源系统的期望供能可靠性和能量不足期望值，并进行能量转换单元的收益及灵敏度分析。为了应对日益严峻的环境问题挑战，英国采取措施鼓励居民用户使用热泵(electrical heat pumps，EHPs)替代原有的燃料锅炉(fuel boilers)，通过供热网络的电气化和清洁化改造，减少碳排放和空气污染，文献[26]采用基于蒙特卡洛仿真的概率计算方法和OpenDSS工具分析热泵对城市低压配电网络的影响。以本文为首的两篇系列文章基于现有能源互联网的理论研究成果，借鉴传统电力系统风险评估和可靠性分析的相关理论方法，归纳并提出了能源互联网风险评估存在的关键性科学问题及其未来的研究方向，为能源互联网的安全、可靠运行奠定理论基础。本文首先从物理层面探究能源互联网的风险评估问题，研究对象是由基础元件、设施装备和传输网络组成的实体物理系统，主要关注多能源系统的物理特征及其相互作用关系。针对物理层面能源互联网风险评估存在的相关问题，本文总结归纳形成了以下3个研究方向：1）能源互联网中的新元件可靠性建模；2）基于复杂网络的多能源系统健壮性分析；3）能源互联网中的系统耦合风险评估。首先，元件可靠性建模是能源互联网风险评估的基