2020年伊始，全球進入“緊急狀態”，中國疫情、澳大利亞火災、非洲蝗災、日本地震、英國超大風暴，各種重大災害令人類措手不及。

突如其來的重大災害，警醒并激發著我們去思考能源電力領域應如何提升復雜因素下重大災變的應對能力，以便事前做好應對措施，保障能源電力安全可靠運行，防止對國家安全及社會穩定造成損害。

本文基于能源電力的場景思維，梳理能源安全可能面臨的極端場景，通過具體案例提煉極端場景的推演和應對方法，并提出相應啟示。

1 極端場景

在能源電力規劃和運行模擬中，通常用“有限場景”代替“全場景”去刻畫模擬能源電力實際運行情況，該方法在大部分情景下被證明是行之有效的。然而，當今世界處于"百年未有之大變局"，能源電力時刻面臨著重大自然災害、網絡攻擊、地緣政治風險甚至局部戰爭等重大不可抗力因素的挑戰，一旦發生其中任何一種極端場景，其將給社會經濟帶來嚴重損失。

因此，在原先基于可預知預測的“典型場景”的描述外，還應高度重視“極端場景”對能源電力的影響。極端場景主要受內部因素（如軟硬件的破壞）、外部因素（氣象地質災害、戰爭等）和其他關聯因素（主要指其他行業帶來的連鎖反應）的影響。

極端場景通常具有以下三大特點：

•小概率、大影響。極端場景相較典型場景，其為“小概率事件”，通常被認為“不可能發生”，但現實中多個極端場景疊加共振一旦發生，所造成的損失通常是難以估的。

• 不可預知性。極端場景發生一般難以預測，部分場景難以事先假想或通過模擬得到。如2020年全球面臨的重大災害。

• 突變性和連鎖反應。極端場景通常表現為跳躍式的突變，而非漸進式的變化，難以及時響應和應對；此外，極端場景通常會引起一系列其他的連鎖反應，而非孤立事件，且產生的連鎖反應也難以預知。

2 研究極端場景的現實意義

• 極端場景的研究可以拓展場景域空間。場景刻畫的本質是一種分類，同時也是一種聚類，將相似類別的場景聚為一類，差異較大的場景盡可能用不同場景刻畫。因此，場景刻畫需要具備典型性和代表性，同時還應具備一定的完備性。只有同時結合“典型場景”和“極端場景”，不斷擴展場景域空間的邊界，才能使模擬的場景更為豐富，場景集才能不斷完備。得出“極小場景”和“極大場景”后才能叩其兩端取其中，并依此選取合適的應對策略。

• 極端場景的仿真模擬是能源電力系統不可缺少的壓力測試。基于極端場景的能源系統壓力測試不但可以幫助決策人員考慮一些以前被忽略的壓力源，還可以評估其影響的潛在幅度以及能源系統面臨這些風險的承受能力，同時還能給出有效的應對策略。

3 實際案例

案例1：公用事業公司安全性

麥肯錫于2017年（Mckinsey & Company，From scenario planning to stress testing: The next step for energy companies，2017.）針對公用事業公司和石油天然氣公司進行了五種極端場景的模擬分析，涵蓋風險包括從合規性和法律風險、業務模式中斷到全面危機。該案例雖然是從企業角度進行極端場景的刻畫，但其分析思路和方法也適用于能源電力行業。五種極端情況分別是：

場景1：免費能源場景

模擬了像亞馬遜這樣的數據驅動型公司可能會通過提供“免費能源”來交換用戶的用能、行為模式等個人數據，從而挑戰現有的公用事業地位。在這種情況下，公用事業失去了客戶關系，而淪為商品化電力供應商。鑒于數字巨頭的談判能力，敏捷性和以客戶為中心的優勢，公用事業公司利潤將大大下降。

場景2：完全分布式場景

假設未來的能源利用模式為完全的“分布式+儲能”場景，此時，公用事業公司將淪為商品電力的供應商、基礎設施運營商和備用提供商，批發和零售業務的交易量和利潤率迅速下降。

場景3：排放欺詐

在碳排放約束環境下，由于個別公司的排放欺詐等違法行為，導致整個能源行業都遭受了公眾和政治信任的損失，從而導致監管成本增加，并處以大量罰款甚至監禁。

場景4：網絡攻擊

隨著能源電力各環節的聯系越來越緊密，使關鍵基礎設施脫機的網絡攻擊比以往任何時候帶來的危害都更大。網絡攻擊分子會侵入配電網絡并關閉國家電力系統，甚至使關鍵資產發生故障或自毀。

場景5：激進的價格透明度

價格透明度大幅提升促使零售客戶更頻繁地更換供應商。如德國的價格比較網站Verivox通過充當能源代理商自動在合同結束時選擇切換最便宜報價的供應商�？蛻舻念l繁更換將影響供能企業面臨客戶黏性降低、需求預測難度變大等挑戰。

為分析上述五種極端場景對公用事業公司的潛在影響，麥肯錫對以下幾個業務領域（發電，可再生能源，貿易，分銷和零售）的損益、資產負債表和現金流量進行了模擬。

下述熱圖（heatmap）顯示了每個場景對不同業務領域的影響，圖中顏色越深表示對應的極端場景對該業務領域影響越大，以第一列收益為例，可看出在“免費能源”和“完全分布式”模式下其評分較原先差別較大，而“拍放欺詐”“網絡攻擊”和“價格透明度”對其影響較小。

通過以上五種極端場景對公用事業公司的潛在影響分析，得出了以下重要結論:

可給出不同極端場景下受影響最大的領域。例如，能源免費和分布式能源極端場景會對收入產生直接和巨大的影響，從而導致股權的大量損失和凈債務的增加。另一方面，排放欺詐或網絡攻擊與收入幾乎沒有關系，但股權將遭受重大損失。

給出了造成這些影響的驅動因素。例如，在能源免費的情況下，能源的B2C量和市場份額將急劇下降，零售價格將下降5％；在排放欺詐的情況下，運營和維護成本將飆升50％，公用事業將支付高達收入5％的監管罰款；如果網絡攻擊破壞了電網，受影響的公用事業將注銷其有形資產的5％，為了替換它們，需要把不動產、廠房和設備的預算提高7.5％。盡管稅收和折舊后的影響會更溫和，但收益仍會急劇降低。

在所有極端場景下，財務影響都是相當大的，將出現重大的利潤和流動性風險。尤其是發電和零售業務，在沒有成功的對策情況下，所有這五種情況都會導致息稅前經常性收益為負，從而暴露出當前業務組合可持續性的主要風險。此外，這些情景表明，股本減少10％至60％，凈債務增加5％至40％，將會引發流動性擔憂。

案例2：中國海上能源通道安全性

中國是世界第二大原油消費國，根據國際能源總署(IEA)的預測，在2035年，中國的原油進口依賴度將達到84.6%，為分析中國海上能源通道的安全性，該案例（郭勇陳, 沈洋. 中國海上能源通道安全性多主體建模與仿真[J]. 系統仿真學報, 2019(4):655-670.）針對影響中國海上能源通道安全性的關鍵因素進行了分析，其基于中國石油進口運輸的實際情況，選取具有代表性的中東航線，在一定假設條件下，重點對海盜、熱帶氣旋等影響因素進行建模，通過仿真平臺對中東航線的固有安全因素和現實安全因素進行研究。通常海上能源通道安全面臨以下固有安全因素和現實安全因素的影響。

通過對中國海上能源通道安全性的分析，得出了以下重要結論：

熱帶氣旋帶來的安全影響比海盜更為嚴重。這在以往的研究中并未明確指出，也沒有研究將二者進行比較，這說明應該更重視以熱帶氣旋為代表的固有安全因素對海上石油運輸帶來的影響。

通過以上兩個案例分析，能得出極端場景分析的一般性思路及步驟：

一是：假定極端場景并對其進行組合，識別出極大場景和極小場景。極端場景的尋找，具體可按照戰爭不同層級、網絡不同攻擊方式、國家能源運輸通道、能源存儲能力等不同環節、不同主體等進行描述。

二是：建立仿真模型，量化極端場景帶來的風險影響程度。建立一個能同時考慮典型場景和極端場景的仿真平臺，為極端場景刻畫提供量化支撐。極端場景刻畫需要考慮不同時間尺度與空間尺度。時間尺度分為規劃層面和運行層面，規劃層面是指大時間尺度上的極端場景，如國民經濟五年規劃等；運行層面是指小時間尺度上的極端場景刻畫，如德國日全食、伊朗“震網”等�？臻g尺度可分為國內層面和國際層面，國內層面又可細分為園區級、省級、區域級、國家級等，國際層面是指地緣政治、國際油氣管道規劃及其安全性等極端場景。

三是，觀察系統在給定極端場景下的演化過程及其產生的影響。觀察在某一極端場景下，不同系統參數對系統的影響，評估系統各項性能指標。并不斷改變對應參數，找出其變化的拐點和分叉點（以系統不能自愈和正�；謴蜑閰⒖键c），形成每個極端場景對應的系統參數閾值。

4 重要啟示

啟示1—定位

能源主管部門及戰略制定和規劃研究人員應高度重視基于極端場景的能源系統壓力測試，將其視為能源系統風險管理的一個重要環節并融入能源電力規劃和戰略制定中。建立風險應對團隊（ crisis-response team ），做好相應人才儲備，形成決策小組（例如執行、戰略或投資委員會），使得風險評估長效化、機制化。

啟示2—完備性

為盡可能保證極端場景集的完備性，規劃研究人員應跨行業合作、大膽想象、細心求證，不斷拓展場景域空間。由于極端場景通常是“意料之外”，因此需要跨行業合作，研究人員不能拘泥現實，充分發揮想象，假設不同內外部風險源、不同嚴重程度、多種小概率事件疊加等多種情景，考慮技術、金融、法律、地緣政治等多種風險對能源系統的影響。形成遠近結合、宏觀微觀結合、剛性與柔性結合下的極端場景集。

啟示3—仿真平臺

應開發一套能考慮極端場景下的能源系統仿真平臺，并能實現以可視化方式進行在線動態推演，模擬仿真單種極端場景或多種極端場景疊加后的能源系統變化及影響。由于極端場景的復雜多樣性，可考慮緊密結合能源電力新技術如能源大數據、人工智能、區塊鏈等技術，實現模型海量場景的模擬仿真、推演及自學習過程，通過海量場景的模擬及參數的敏感性分析找出極端場景集。

啟示4—應對策略

極端場景的研究不是目的而是手段，研究極端場景集是為了給出其對應的應對策略集，當現實情況一旦發生，可通過與已有的極端場景集合進行識別和匹配，從策略集中快速找到應對手段，以提升風險響應速度和應對能力。極端場景的仿真模擬是一種壓力測試，通過建立極端場景的壓力測試，能夠發現能源系統存在的薄弱點及應將精力集中在哪里以增強系統彈性。