2020年伊始，全球進(jìn)入“緊急狀態(tài)”，中國(guó)疫情、澳大利亞火災(zāi)、非洲蝗災(zāi)、日本地震、英國(guó)超大風(fēng)暴，各種重大災(zāi)害令人類措手不及。
突如其來(lái)的重大災(zāi)害，警醒并激發(fā)著我們?nèi)ニ伎寄茉措娏︻I(lǐng)域應(yīng)如何提升復(fù)雜因素下重大災(zāi)變的應(yīng)對(duì)能力，以便事前做好應(yīng)對(duì)措施，保障能源電力安全可靠運(yùn)行，防止對(duì)國(guó)家安全及社會(huì)穩(wěn)定造成損害。
本文基于能源電力的場(chǎng)景思維，梳理能源安全可能面臨的極端場(chǎng)景，通過(guò)具體案例提煉極端場(chǎng)景的推演和應(yīng)對(duì)方法，并提出相應(yīng)啟示。
1 極端場(chǎng)景
在能源電力規(guī)劃和運(yùn)行模擬中，通常用“有限場(chǎng)景”代替“全場(chǎng)景”去刻畫模擬能源電力實(shí)際運(yùn)行情況，該方法在大部分情景下被證明是行之有效的。然而，當(dāng)今世界處于"百年未有之大變局"，能源電力時(shí)刻面臨著重大自然災(zāi)害、網(wǎng)絡(luò)攻擊、地緣政治風(fēng)險(xiǎn)甚至局部戰(zhàn)爭(zhēng)等重大不可抗力因素的挑戰(zhàn)，一旦發(fā)生其中任何一種極端場(chǎng)景，其將給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。
因此，在原先基于可預(yù)知預(yù)測(cè)的“典型場(chǎng)景”的描述外，還應(yīng)高度重視“極端場(chǎng)景”對(duì)能源電力的影響。極端場(chǎng)景主要受內(nèi)部因素（如軟硬件的破壞）、外部因素（氣象地質(zhì)災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)等）和其他關(guān)聯(lián)因素（主要指其他行業(yè)帶來(lái)的連鎖反應(yīng)）的影響。
極端場(chǎng)景通常具有以下三大特點(diǎn)：
•小概率、大影響。極端場(chǎng)景相較典型場(chǎng)景，其為“小概率事件”，通常被認(rèn)為“不可能發(fā)生”，但現(xiàn)實(shí)中多個(gè)極端場(chǎng)景疊加共振一旦發(fā)生，所造成的損失通常是難以估的。
• 不可預(yù)知性。極端場(chǎng)景發(fā)生一般難以預(yù)測(cè)，部分場(chǎng)景難以事先假想或通過(guò)模擬得到。如2020年全球面臨的重大災(zāi)害。
• 突變性和連鎖反應(yīng)。極端場(chǎng)景通常表現(xiàn)為跳躍式的突變，而非漸進(jìn)式的變化，難以及時(shí)響應(yīng)和應(yīng)對(duì)；此外，極端場(chǎng)景通常會(huì)引起一系列其他的連鎖反應(yīng)，而非孤立事件，且產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)也難以預(yù)知。
2 研究極端場(chǎng)景的現(xiàn)實(shí)意義
• 極端場(chǎng)景的研究可以拓展場(chǎng)景域空間。場(chǎng)景刻畫的本質(zhì)是一種分類，同時(shí)也是一種聚類，將相似類別的場(chǎng)景聚為一類，差異較大的場(chǎng)景盡可能用不同場(chǎng)景刻畫。因此，場(chǎng)景刻畫需要具備典型性和代表性，同時(shí)還應(yīng)具備一定的完備性。只有同時(shí)結(jié)合“典型場(chǎng)景”和“極端場(chǎng)景”，不斷擴(kuò)展場(chǎng)景域空間的邊界，才能使模擬的場(chǎng)景更為豐富，場(chǎng)景集才能不斷完備。得出“極小場(chǎng)景”和“極大場(chǎng)景”后才能叩其兩端取其中，并依此選取合適的應(yīng)對(duì)策略。
• 極端場(chǎng)景的仿真模擬是能源電力系統(tǒng)不可缺少的壓力測(cè)試。基于極端場(chǎng)景的能源系統(tǒng)壓力測(cè)試不但可以幫助決策人員考慮一些以前被忽略的壓力源，還可以評(píng)估其影響的潛在幅度以及能源系統(tǒng)面臨這些風(fēng)險(xiǎn)的承受能力，同時(shí)還能給出有效的應(yīng)對(duì)策略。
3 實(shí)際案例
案例1：公用事業(yè)公司安全性
麥肯錫于2017年（Mckinsey & Company，F(xiàn)rom scenario planning to stress testing: The next step for energy companies，2017.）針對(duì)公用事業(yè)公司和石油天然氣公司進(jìn)行了五種極端場(chǎng)景的模擬分析，涵蓋風(fēng)險(xiǎn)包括從合規(guī)性和法律風(fēng)險(xiǎn)、業(yè)務(wù)模式中斷到全面危機(jī)。該案例雖然是從企業(yè)角度進(jìn)行極端場(chǎng)景的刻畫，但其分析思路和方法也適用于能源電力行業(yè)。五種極端情況分別是：
場(chǎng)景1：免費(fèi)能源場(chǎng)景
模擬了像亞馬遜這樣的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型公司可能會(huì)通過(guò)提供“免費(fèi)能源”來(lái)交換用戶的用能、行為模式等個(gè)人數(shù)據(jù)，從而挑戰(zhàn)現(xiàn)有的公用事業(yè)地位。在這種情況下，公用事業(yè)失去了客戶關(guān)系，而淪為商品化電力供應(yīng)商。鑒于數(shù)字巨頭的談判能力，敏捷性和以客戶為中心的優(yōu)勢(shì)，公用事業(yè)公司利潤(rùn)將大大下降。
場(chǎng)景2：完全分布式場(chǎng)景
假設(shè)未來(lái)的能源利用模式為完全的“分布式+儲(chǔ)能”場(chǎng)景，此時(shí)，公用事業(yè)公司將淪為商品電力的供應(yīng)商、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商和備用提供商，批發(fā)和零售業(yè)務(wù)的交易量和利潤(rùn)率迅速下降。
場(chǎng)景3：排放欺詐
在碳排放約束環(huán)境下，由于個(gè)別公司的排放欺詐等違法行為，導(dǎo)致整個(gè)能源行業(yè)都遭受了公眾和政治信任的損失，從而導(dǎo)致監(jiān)管成本增加，并處以大量罰款甚至監(jiān)禁。
場(chǎng)景4：網(wǎng)絡(luò)攻擊
隨著能源電力各環(huán)節(jié)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，使關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施脫機(jī)的網(wǎng)絡(luò)攻擊比以往任何時(shí)候帶來(lái)的危害都更大。網(wǎng)絡(luò)攻擊分子會(huì)侵入配電網(wǎng)絡(luò)并關(guān)閉國(guó)家電力系統(tǒng)，甚至使關(guān)鍵資產(chǎn)發(fā)生故障或自毀。
場(chǎng)景5：激進(jìn)的價(jià)格透明度
價(jià)格透明度大幅提升促使零售客戶更頻繁地更換供應(yīng)商。如德國(guó)的價(jià)格比較網(wǎng)站Verivox通過(guò)充當(dāng)能源代理商自動(dòng)在合同結(jié)束時(shí)選擇切換最便宜報(bào)價(jià)的供應(yīng)商。客戶的頻繁更換將影響供能企業(yè)面臨客戶黏性降低、需求預(yù)測(cè)難度變大等挑戰(zhàn)。
為分析上述五種極端場(chǎng)景對(duì)公用事業(yè)公司的潛在影響，麥肯錫對(duì)以下幾個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域（發(fā)電，可再生能源，貿(mào)易，分銷和零售）的損益、資產(chǎn)負(fù)債表和現(xiàn)金流量進(jìn)行了模擬。
下述熱圖（heatmap）顯示了每個(gè)場(chǎng)景對(duì)不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的影響，圖中顏色越深表示對(duì)應(yīng)的極端場(chǎng)景對(duì)該業(yè)務(wù)領(lǐng)域影響越大，以第一列收益為例，可看出在“免費(fèi)能源”和“完全分布式”模式下其評(píng)分較原先差別較大，而“拍放欺詐”“網(wǎng)絡(luò)攻擊”和“價(jià)格透明度”對(duì)其影響較小。
通過(guò)以上五種極端場(chǎng)景對(duì)公用事業(yè)公司的潛在影響分析，得出了以下重要結(jié)論:
可給出不同極端場(chǎng)景下受影響最大的領(lǐng)域。例如，能源免費(fèi)和分布式能源極端場(chǎng)景會(huì)對(duì)收入產(chǎn)生直接和巨大的影響，從而導(dǎo)致股權(quán)的大量損失和凈債務(wù)的增加。另一方面，排放欺詐或網(wǎng)絡(luò)攻擊與收入幾乎沒有關(guān)系，但股權(quán)將遭受重大損失。
給出了造成這些影響的驅(qū)動(dòng)因素。例如，在能源免費(fèi)的情況下，能源的B2C量和市場(chǎng)份額將急劇下降，零售價(jià)格將下降5％；在排放欺詐的情況下，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本將飆升50％，公用事業(yè)將支付高達(dá)收入5％的監(jiān)管罰款；如果網(wǎng)絡(luò)攻擊破壞了電網(wǎng)，受影響的公用事業(yè)將注銷其有形資產(chǎn)的5％，為了替換它們，需要把不動(dòng)產(chǎn)、廠房和設(shè)備的預(yù)算提高7.5％。盡管稅收和折舊后的影響會(huì)更溫和，但收益仍會(huì)急劇降低。
在所有極端場(chǎng)景下，財(cái)務(wù)影響都是相當(dāng)大的，將出現(xiàn)重大的利潤(rùn)和流動(dòng)性風(fēng)險(xiǎn)。尤其是發(fā)電和零售業(yè)務(wù)，在沒有成功的對(duì)策情況下，所有這五種情況都會(huì)導(dǎo)致息稅前經(jīng)常性收益為負(fù)，從而暴露出當(dāng)前業(yè)務(wù)組合可持續(xù)性的主要風(fēng)險(xiǎn)。此外，這些情景表明，股本減少10％至60％，凈債務(wù)增加5％至40％，將會(huì)引發(fā)流動(dòng)性擔(dān)憂。
案例2：中國(guó)海上能源通道安全性
中國(guó)是世界第二大原油消費(fèi)國(guó)，根據(jù)國(guó)際能源總署(IEA)的預(yù)測(cè)，在2035年，中國(guó)的原油進(jìn)口依賴度將達(dá)到84.6%，為分析中國(guó)海上能源通道的安全性，該案例（郭勇陳, 沈洋. 中國(guó)海上能源通道安全性多主體建模與仿真[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2019(4):655-670.）針對(duì)影響中國(guó)海上能源通道安全性的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析，其基于中國(guó)石油進(jìn)口運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，選取具有代表性的中東航線，在一定假設(shè)條件下，重點(diǎn)對(duì)海盜、熱帶氣旋等影響因素進(jìn)行建模，通過(guò)仿真平臺(tái)對(duì)中東航線的固有安全因素和現(xiàn)實(shí)安全因素進(jìn)行研究。通常海上能源通道安全面臨以下固有安全因素和現(xiàn)實(shí)安全因素的影響。
通過(guò)對(duì)中國(guó)海上能源通道安全性的分析，得出了以下重要結(jié)論：
熱帶氣旋帶來(lái)的安全影響比海盜更為嚴(yán)重。這在以往的研究中并未明確指出，也沒有研究將二者進(jìn)行比較，這說(shuō)明應(yīng)該更重視以熱帶氣旋為代表的固有安全因素對(duì)海上石油運(yùn)輸帶來(lái)的影響。
通過(guò)以上兩個(gè)案例分析，能得出極端場(chǎng)景分析的一般性思路及步驟：
一是：假定極端場(chǎng)景并對(duì)其進(jìn)行組合，識(shí)別出極大場(chǎng)景和極小場(chǎng)景。極端場(chǎng)景的尋找，具體可按照戰(zhàn)爭(zhēng)不同層級(jí)、網(wǎng)絡(luò)不同攻擊方式、國(guó)家能源運(yùn)輸通道、能源存儲(chǔ)能力等不同環(huán)節(jié)、不同主體等進(jìn)行描述。
二是：建立仿真模型，量化極端場(chǎng)景帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)影響程度。建立一個(gè)能同時(shí)考慮典型場(chǎng)景和極端場(chǎng)景的仿真平臺(tái)，為極端場(chǎng)景刻畫提供量化支撐。極端場(chǎng)景刻畫需要考慮不同時(shí)間尺度與空間尺度。時(shí)間尺度分為規(guī)劃層面和運(yùn)行層面，規(guī)劃層面是指大時(shí)間尺度上的極端場(chǎng)景，如國(guó)民經(jīng)濟(jì)五年規(guī)劃等；運(yùn)行層面是指小時(shí)間尺度上的極端場(chǎng)景刻畫，如德國(guó)日全食、伊朗“震網(wǎng)”等�？臻g尺度可分為國(guó)內(nèi)層面和國(guó)際層面，國(guó)內(nèi)層面又可細(xì)分為園區(qū)級(jí)、省級(jí)、區(qū)域級(jí)、國(guó)家級(jí)等，國(guó)際層面是指地緣政治、國(guó)際油氣管道規(guī)劃及其安全性等極端場(chǎng)景。
三是，觀察系統(tǒng)在給定極端場(chǎng)景下的演化過(guò)程及其產(chǎn)生的影響。觀察在某一極端場(chǎng)景下，不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響，評(píng)估系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)。并不斷改變對(duì)應(yīng)參數(shù)，找出其變化的拐點(diǎn)和分叉點(diǎn)（以系統(tǒng)不能自愈和正常恢復(fù)為參考點(diǎn)），形成每個(gè)極端場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)閾值。
4 重要啟示
啟示1—定位
能源主管部門及戰(zhàn)略制定和規(guī)劃研究人員應(yīng)高度重視基于極端場(chǎng)景的能源系統(tǒng)壓力測(cè)試，將其視為能源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)并融入能源電力規(guī)劃和戰(zhàn)略制定中。建立風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)團(tuán)隊(duì)（ crisis-response team ），做好相應(yīng)人才儲(chǔ)備，形成決策小組（例如執(zhí)行、戰(zhàn)略或投資委員會(huì)），使得風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估長(zhǎng)效化、機(jī)制化。
啟示2—完備性
為盡可能保證極端場(chǎng)景集的完備性，規(guī)劃研究人員應(yīng)跨行業(yè)合作、大膽想象、細(xì)心求證，不斷拓展場(chǎng)景域空間。由于極端場(chǎng)景通常是“意料之外”，因此需要跨行業(yè)合作，研究人員不能拘泥現(xiàn)實(shí)，充分發(fā)揮想象，假設(shè)不同內(nèi)外部風(fēng)險(xiǎn)源、不同嚴(yán)重程度、多種小概率事件疊加等多種情景，考慮技術(shù)、金融、法律、地緣政治等多種風(fēng)險(xiǎn)對(duì)能源系統(tǒng)的影響。形成遠(yuǎn)近結(jié)合、宏觀微觀結(jié)合、剛性與柔性結(jié)合下的極端場(chǎng)景集。
啟示3—仿真平臺(tái)
應(yīng)開發(fā)一套能考慮極端場(chǎng)景下的能源系統(tǒng)仿真平臺(tái)，并能實(shí)現(xiàn)以可視化方式進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)推演，模擬仿真單種極端場(chǎng)景或多種極端場(chǎng)景疊加后的能源系統(tǒng)變化及影響。由于極端場(chǎng)景的復(fù)雜多樣性，可考慮緊密結(jié)合能源電力新技術(shù)如能源大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模型海量場(chǎng)景的模擬仿真、推演及自學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)海量場(chǎng)景的模擬及參數(shù)的敏感性分析找出極端場(chǎng)景集。
啟示4—應(yīng)對(duì)策略
極端場(chǎng)景的研究不是目的而是手段，研究極端場(chǎng)景集是為了給出其對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略集，當(dāng)現(xiàn)實(shí)情況一旦發(fā)生，可通過(guò)與已有的極端場(chǎng)景集合進(jìn)行識(shí)別和匹配，從策略集中快速找到應(yīng)對(duì)手段，以提升風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)速度和應(yīng)對(duì)能力。極端場(chǎng)景的仿真模擬是一種壓力測(cè)試，通過(guò)建立極端場(chǎng)景的壓力測(cè)試，能夠發(fā)現(xiàn)能源系統(tǒng)存在的薄弱點(diǎn)及應(yīng)將精力集中在哪里以增強(qiáng)系統(tǒng)彈性。
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