气候变化加剧导致极端天气事件频发，对城市能源系统带来前所未有的威胁。如何规划建设具有“气候韧性”（climate resilience）的城市能源系统是当务之急。由于外在极端天气的不确定性强，且能源系统内在复杂性高，目前大多城市能源中长期规划模型未考虑极端天气的影响。本文提出融合常规情景与极端天气情景的城市能源规划模型架构，并以计及台风的厦门市电源中长期规划为例，量化极端天气对城市能源转型综合成本的影响，旨在加深对城市能源系统气候韧性的认识。

如图1所示，城市能源系统内涵丰富，涉及多种能源品类、能源技术与燃料，同时极端天气种类繁多，包括高温、严寒、干旱、洪涝、暴雨及台风等。本文研究重点：

（1）考虑多种发电技术以及抽水蓄能、电池储能两种储能技术的电能供应系统；

（2）考虑案例城市厦门的实际情况，以台风为例展开研究。

如图2所示，本文构建了自下而上、基于随机规划、融合常规情景与极端天气情景的城市能源规划模型，模型具有以下特点：

（1）混合整数线性规划（MILP）；

（2）协同优化每一年的投资决策变量与年内不同情景下逐时的系统运行变量；

（3）考虑3个典型季节、2类典型日，进一步将夏季情景细分为“常规情景”与“台风发生”2类；

（4）以20年总费用现值最小化为目标模型；

（5）约束条件主要包括：能量平衡、设备扩容约束、能量转换约束、系统运行约束、储能约束、外调电力约束、碳排放约束等。

以厦门市为例，对比分析考虑台风对2020—2039年能源系统规划的影响。共设置了3种情形，并以不考虑台风的情形（情形1）为对照组，见表1。结果表明：

（1）考虑遭遇“十年一遇”台风（情形2）时，能源系统的转型成本将增加1.8%；

（2）考虑遭遇“五十年一遇”台风（情形3）时，能源系统的转型成本将增加1.1%。

如图3所示，当考虑台风影响时，能源系统转型过程中逐年的新增装机决策将受到一定影响：

（1）无论考虑极端天气与否，风电与垃圾焚烧发电技术宜尽快部署；

（2）从2026起，光伏的装机决策在3种情形中较为稳定；

（3）考虑台风影响时，燃气发电装机容量大于不考虑台风的情形；

（4）单纯以经济性为目标的模型计算结果并未选择部署储能技术。

以图4（a）的情形1（不考虑台风）中常规情景夏季工作日的系统调度策略为基准线：

（1）图4（b）为情形2（考虑“十年一遇”台风），当光伏和风电出力受台风影响而部分受限时，本地燃煤、燃气和垃圾焚烧发电保持稳定出力，同时系统外购电力的数量大于常规情景夏季工作日；

（2）图4（c）为情形3（考虑“五十年一遇”台风），当台风导致光伏与风电出力完全受限后，本地燃煤、燃气和垃圾焚烧发电仍可稳定出力，同时系统需大量外购电力以满足能源需求。

由此可知：在高比例可再生能源渗透率的情况下，加强城市间的能源网络互联有助于提高城市能源系统气候韧性。

极端天气日益频发，对能源系统的转型规划提出了更高要求。本文基于随机规划架构，构建融合常规情景与极端天气情景的城市能源中长期规划模型，并以考虑台风的厦门市电源中长期规划为例开展研究，量化极端天气对城市能源转型综合成本的影响，是对能源转型中气候韧性的初探。结果表明：（1）在分别考虑“十年一遇”和“五十年一遇”台风影响时，比不考虑台风影响分别需增加1.8%和1.1%的建设与运行综合成本；（2）基于随机规划的建模方法在模拟极端天气对能源系统影响方面具有较好的灵活性，可在每一年中设置可调的情景树。

后续研究可以进一步考虑总结各类极端天气的共有特征，从发生概率、持续时间、对供给侧/需求侧影响程度等多角度出发，建立各类极端天气的模拟情景集，并与开发的模型相结合，评估不同极端天气对城市能源系统的综合影响。同时，现阶段多采用基于鲁棒、随机规划、鲁棒-随机混合规划的模型架构，求解代价往往较高。而考虑极端天气情景使得模型求解难度进一步加大，未来可考虑开发更加高效的模型方法。