电网应急资源调度方案研究--《电力系统保护与控制》2011年20期
电网应急资源调度方案研究
【摘要】：电网应急资源调度作为电网应急指挥辅助决策系统的重要内容和组成部分,在应对电网由于外力因素引发的突发性故障中起着重要作用。根据电网应急资源需求的特点,充分利用接入电网应急指挥系统的信息,以对称三角模糊数模拟应急物流中的不确定性因素搜索最优物流路径。以最大程度增强系统的运行稳定裕度和减小停电损失为目标确定电网恢复顺序,并在此基础上综合考虑应急资源保障率建立电网应急资源调度方案。并用算例验证了该设计方案的正确性及有效性。
【作者单位】：
【关键词】：
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【分类号】：TM73【正文快照】：
0引言电力是人类社会生产、生活得以维系和发展的主要能源形式。电力工业是公共基础产业,在国民经济和日常生活中具有不可替代的作用。近年各类自然灾害和极端气候频现,电力行业的安全连续生产面临着更加严峻的考验,对人们的生活和社会生产秩序造成了极大的影响。由外力(如冰
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应急资源配置与调度文献综述与思考
&&&&&&本期共收录文章16篇
　　摘 要：应急资源是各类事故发生后的支撑要素，其配置与调度效率的大小是应急能力的主要体现之一。本文在界定应急资源和应急物资、应急保障基础上，从静态应急资源配置、动态应急资源配置和应急资源的联动配置与管理对已有的研究进行了分类，分析了研究的特色与缺陷，提出了基于生产-配置-调运一体化的应急资源配置与调度研究思路。 中国论文网 /2/view-461641.htm　　关键词：应急资源;应急资源配置与调度；联动;一体化 　　中图分类号：F253.4 文献标识码：A 文章编号：11)03-0076-05 　　 　　Review and Perspective of Emergency Resources Allocation and Scheduling 　　ZHOU Guang-liang 　　(College of Public Administration, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China) 　　Abstract:Emergency resource is the supporting element after the accident, the efficiency of its allocation and scheduling is one of the primary embodiments of emergency response capacity. On the basis of defining emergency resource, emergency supplies and emergency safeguard, the thesis categorises the informed research according as static emergency resource, dynamic emergency resource and the linked allocation and management of emergency resources, and analyzes the characteristic and lack of the informed research. The thesis also proposes the study minds of emergency allocation and scheduling based on the integration of production-allocation-transportation. 　　Key words: emergency resource alloc integration 　　 　　1 引言 　　 　　随着各种突发事件在全球各地的频繁爆发，应急管理也吸引了政府、专家学者和全社会的眼球。而应急管理成败的关键在于支撑要素――应急资源，它也是应急能力的主要体现之一。应急资源的配置不是一朝一夕的问题，需要在应急管理的四个阶段即应急准备、监测与预警、应急响应、恢复与重建对应急资源进行全程管理，构成一个循环开放系统，确保资源有序生产、合理存储、优化调运、有效使用、节约环保。 　　应急资源的配置应包括“大”配置、“小”配置和“细”配置。“大”配置是以方位来界定的，主要指应急点的选取与建设；“小”配置主要指对应急点的内部配置；“细”配置指应急资源通过调度到达现场后的二次配置问题。从应急管理的过程来看，可以分为静态应急资源配置、动态应急资源配置、联动管理与配置、一体化应急资源配置四个方面。 　　 　　2 应急物资、应急保障与应急资源 　　 　　长期以来，对应急资源的概念没有形成一个统一的共识，政府、研究人员从实际和自己的研究出发对其内涵和外延进行伸缩，甚至和应急物资等概念进行长期混用。如田依林［1］认为，突发事件应急资源主要分为物资资源及信息资源两大类。曾敏刚［2］、王苏生［3］、许建国［4］等虽然在文中提到的均为应急资源，但在实际的模型假设、处理中用到的都是应急物资的概念和内容。在政府的文件中二者亦未进行严格区分，如《民政部关于进一步加强救灾应急物资储备工作的通知》（民函［号）使用的是应急物资的概念；广西壮族自治区人民政府《关于切实做好突发公共事件风险隐患和应急资源管理工作的通知》（桂政办发［2007］18）中使用的是应急资源的概念。同济大学陈桂香［5］等认为广义的应急资源包括防灾、救灾、恢复等环节所需要的各种应急保障。 　　通过对众多关于此三者概念的表述，可以发现三者在不同的地方交互出现，为对概念的辨析设置了障碍。有些研究者对三者的表述或许体现了其区别。葛春景［6］等将应急资源界定为有效开展应急活动，保障体系正常运行所需的人力、物资、资金、设施、信息、技术等各类资源的综合，包括所拥有的与公共安全应急活动有关的所有资源。方磊［7］认为广义的应急资源包括应急信息、应急物资、应急队伍以及应急科学技术等。这两个表述与《中华人民共和国突发事件应对法》中要求的应急资源应当包括各种保护居民免受灾害与风险危害的防护工程、风险监测与预警信息生成、应急救灾装备与技术的提供、为灾害状态下灾民基本生活需要的满足、灾后重建提供必要的物资条件支撑等的论述在内涵上是吻合的。姜玉宏［8］等认为在应急物流的实施和保障中所采用的物资是应急物资，它是应急物流管理的重要内容。刘霞［9］等认为应急保障作为一种应急资源管理活动，既包括物资、资金、信息技术等硬件资源保障，又包括法律法规、预案、人力、政策制度等软性质资源保障，是软硬配套相结合的综合性应急资源管理。 　　从上述的文献中能发现，应急物资是应急资源的子集，应急资源又是应急保障的子集。即应急物资只是一种实体的物质形态，在应急管理中有易消耗的特点；应急资源囊括了人、财、物、信息、技术；应急保障在应急资源的基础上加上管理、软支撑要素等，是一个大的系统概念。 　　 　　3 静态应急资源配置 　　 　　这是平时资源配置的一种状态。其考虑的出发点有三：该区域发生过灾情，根据以往的需求数据预置相应的资源；二是未来某个时期发生灾情的几率较大，通过对需求的预测而在选定的储备点配置一定种类和数量的资源；三是该区域适合资源储备点的建设，政府部门通过行政手段进行适量的资源配置。 　　在应急点即资源的方向性确定上，分为随机和确定两种情况。确定性模型研究方面主要有两类：一是Sylvester［10］提出的P-center问题，确定的模型目标是最小化需求点与其最近设施点之间距离的最大值。Hakini［11］提出的P-median，主要思想是使确定的设施建造地点满足需求点与资源供给点之间平均距离或时间之和最小的要求。ReVelle和Swain［12］建立线性整数规划模型，并用分支界定法来求解P-median问题；Rahman and Smith［13］、Zografos［14］和Berlin and Liebman［15］从不同的角度对P-median问题进行了论述。二是覆盖选址问题。主要由Toregas［16］等发表的集覆盖选址模型（LSCP）,使在覆盖所有需求点的前提下所投入的车辆数最少；ReVelle［17］发表的最大覆盖选址模型（MCLP），在车辆数量一定时，使需求点的覆盖率达到最大；Hogan和ReVelle［18］提出的两个备份覆盖模型，分别是在所有需求点都被一次覆盖的条件下，使需求点被二次覆盖的需求量最大；最大化需求点被一次覆盖和二次覆盖的需求量加权值。随机性模型研究方面，也主要存在两种情况：一是排队问题。Larson［19］以及Benveniste［20］应用超立方排队模型解决了紧急医疗服务系统的选址问题；D’Amico［21］用超立方排队模型来解决警察的巡逻区域设计问题并对主要要素进行了分析。二是随机覆盖问题。主要有Daskin［22］的最大期望覆盖模型（MEXCLP）；ReVelle和Hogan［23］的最大可利用选址模型（MALP）和随机集覆盖选址模型（PLSCP）等。
　　在应急点的资源配置是关键环节，亦是研究比较深入的环节。如许建国［4］等以满足受灾点的周期性需求变化为目标，选取合适的应急点并配置相应的资源，在所有需求点一定比例需求量均被满足的前提下，使一个周期内需求点被满足的总需求量最大化。需要注意的是该模型的周期性需求造成的时间段变化是模拟出的，不是真实的灾情需求变化，否则没有时间进行这样的规划。方磊［7］等研究了在应急资源总量受控的条件下，通过应急资源的优化重组，提高其整体素质和利用效率，建立DEA模型，解决了应急资源的合理配置问题。 　　在应急资源的配置模式和优化策略方面，朱庆林［24］从经济区位指向和国家安全区位指向提出了我国的区域应急资源配置有重心前置型、重心居中型、重心后置型和哑铃型四种区域应急资源配置模式。张志勇［25］等根据美军物流资源配置的有效方式，论述了战略预置资源的可行性和重要性。王芳［26］等提出在保障安全经济效益不变和安全投入量已知情况下，设计了“资源共享”的城市重大危险源安全应急网络策略。王晶［27］等利用空间聚类方法来解决一体化区域的应急物资储备问题，通过算例研究达到了救援效率高、储备成本低的双重?效果。 　　 　　4 动态应急资源配置与调运 　　 　　在灾情发生时，静态情境上升为动态情境，现场对应急资源的需求由潜在、预测变成了现实和评估，并随着灾情的不断变化产生对资源的变化需求，形成了动态的供给-需求关系，其中调运方案和过程受供给和需求的影响又主动影响两端的节点，形成了一个较为复杂的为满足应急目标的资源配置与调运系统。需要说明的是，这里的配置包含从应急点中选取需要的资源组合运往受灾点和对消耗的应急点资源进行连续重新配置。其中对前者的研究比较成熟，后者重视不够。 　　在现有的应急点提取资源组合以满足灾情需要方面，一般将配置方案、调运进行整体考虑。存在多供应点-单需求点和多供应点-多需求点的情形。前者如Fiorucci［28］通过建立动态模型，针对火灾发生前后的应急资源配置和调度进行了研究；刘北林［29］等针对真实灾害发生的情况进行了模拟，建立了以时间最短、成本最小的多目标数学模型，利用理想点法对多供应点-单需求点的应急资源配置进行了模拟。后者如Fiedrich［30］等针对不同救灾任务同时进行资源配置时，建立了动态规划模型进行资源的分配和调度。周晓猛［31］等针对灾害应急管理的特点，运用动态规划方法，依据应急点的数目，将应急资源配置过程划分为相应的阶段，构造模型，对不同阶段的需求进行配置和调运。王苏生［3］等通过采用双层决策方法建立了多受灾点应急资源配置模型，选取动态优选策略的全局优化方法，解决了多出救点-多受灾点的全局最优资源配置方案。刘向东［32］等考虑了路径、运输费用、物品完好率、道路拥堵率等多目标条件下，采用APH（层次分析法）、PCA（主成分分析法）和经典的?Dijkstra算法求解应急资源调度的最优路径。王炜［33］提出了基于马尔科夫决策过程的应急资源调度方案的动态优化。王波［34］在非合作博弈的基础上，建立了多阶段应急物资调度动态决策模型，并引入惩罚系数解决前决策阶段对下阶段决策产生的影响。 　　对消耗的资源进行再配置的研究相对比较薄弱，设定的限制条件也比较多。如于瑛瑛［35］等考虑了在不同级别的事件发生后，通过评估对目前已经存在的应急点的数量进行增加和减少，或对单个应急点的储备资源进行变动以最小的损失和成本满足现场需要。建立资源调整模型，用禁忌搜索算法求解。周庆忠［36］描述了应急状态下，油料的供应和配置问题。从高保障能力来看，需要将应急点或应急点的油料储备量进行调整，建立OECD并用改进的微粒群优化算法一次性求解模型的离散优化问题。 　　特殊情境下的应急资源配置与调度。对于消防和卫生防疫方面的应急资源配置与调度研究比较早，成果多，是研究的主要方向之一。而对于水上和森林防火救援方面的研究则较少。崔国山［37］等以Agent理论为基础，以时间最短、出救点充足为条件，建立了基于MAS的资源动态调配组织结构模型。姜丽珍［38］等对森林火灾应急资源的需求进行预测，提出了以过火面积最小为目标函数的森林火灾灭火物资优化配置模型。 　　 　　5 应急资源的联动管理与配置 　　 　　在资源的联动供给与配置方面，葛春景［6］等针对城市应急管理的需要，提出了基于MultiHub的都市圈应急资源联动网络方式，从供给、运输、资源储备、调用、资源需求等节点对应急管理的每一个环节都配置了相应的纵向与横向资源保障，实现了分散资源的有效整合。田依林［1］将网格技术引入到应急资源管理中，利用网格化管理实现资源共享、信息开放、运作效率高等优势，打造了一个全方位、立体化、多层次和综合性的应急资源管理网络系统。王青［39］针对自然灾害设计了基于网格技术的应急资源管理平台，积极协调各类资源的有效调度。滕五晓［40］等提出了依托现有区域合作资源，构建多层次、网络状区域应急联动模式和运行机制。 　　 　　6 对目前应急资源配置与调度评析 　　 　　现有的应急资源配置与调度文献体现了下列研究特色： 　　（1）对单种应急资源的配置研究较多。这是应急资源配置研究的必经阶段，国内外的研究都不易跨越的一个过程。如救护车、运输车辆、帐篷等资源的储备体现在较早的很多文献中。 　　（2）对某一特定状态的应急资源配置研究比较成熟。应急管理一般有四个不同的阶段，每一阶段都要有相应的资源做保证。现有文献对应急资源的方向或区域性配置――选址；应急点的资源配置；现场或模拟的应急资源调运；应急资源的回收均做了大量研究。 　　（3）多供给点-单需求点的应急资源配置关注度高。在某一区域，由某一特定事件引起的单需求点在现实中是比较多的，对于大的灾情而言，一个应急点的资源储备和调运量是不能满足救援需要的，需要相关应急点的支援，从不同的库存中调取相关的资源组合满足现场需要。现有文献对从不同应急点的资源调取种类、数量，配送方案和路线均进行了探讨。 　　（4）多供给点-多需求点的研究少见或实现难度大。该研究是资源供给的高级状态，亦是情境最为复杂的状态。多种需求表现为同一时期可能存在不同的灾情，或同一灾情分布在不同的区域，或原先由单一的灾情引发了多个次生需求等。王苏生等在“基于公平优先原则的多灾点应急资源配置算法”中用动态优选策略建立模型较好地解决了此类问题。 　　（5）应急资源配置的模型、算法多，求解难。纵观上述文献涉及的应急资源配置与调度问题，几乎所有的定量分析中都建立了相关模型。由于变量设置、目标、决策策略不同，采用的解决方案、算法差异很大。绝大部分都利用了计算软件或计算机仿真，过程复杂，计算量大，有的在实际中的可应用性差。 　　（6）将涉及的应急资源各节点进行一体化设计是研究的短缺。应急管理是一个复杂的时间性很强的过程，需要不同的节点和谐运作、统一协调才能达到预案设定的效果。在现有的文献中，能将所有的核心环节均考虑在内的太少或只有理念而没有可操作性，只能达到局部最优而非整体?最优。 　　 　　7 研究新思考――基于生产-配置-调运一体化的应急资源配置与调度 　　 　　在以往的文献中，将生产与配置调度联系起来进行考虑的研究很少，将配置和调度综合进行考虑的相对较多，是模型研究的主要焦点；该类研究存在一个非常遗憾的前提是往往假定应急点配置的资源种类和数量是充足的，或从供给地运送的资源均为充分的，不考虑过程和衔接问题。而将生产、配置与调运进行一体化考虑的研究几乎没有，只有个别文献中提到了这种思想，如同济大学的葛春景等在“应对城市重大安全事件的应急资源联动研究”中提到应将供给（生产）-配置-调度-使用联动起来进行思考，形成一个动态循环。但该研究在定性方面进行了探讨，缺少定量模型研究。对三者进行一体化研究的思路是：
　　 （1）对应急资源的需求进行预测或评估。需求预测是在事件发生以前，针对特定的目标区域，依据风险分析的结果，明确目标区域的灾害程度，并利用多米诺效应分析过程，构建基于分析结果的动态资源需求预测模型［41］。需求评估是灾情发生后，根据灾种、环境、地面人员和设施及灾情的进一步发展带来的次生灾害情况产生损失的期望极值。评估的方法可以利用模糊综合评价法、动态规划法、线性规划法和多指标综合评价法等。 　　 （2）基于生产和需求的应急点资源配置。该环节将终点的需求与起点的生产一并考虑到应急点的资源配置中去，保证了配置的有效性和经济性。建立静态和动态相结合的规划模型进行求解，确定符合要求的配置水平。 　　 （3）基于需求、调运与生产的动态应急资源调度。该步骤涉及到几个节点需要处理好：目标是为确定的需求极值m1配置供给极值m2，考虑到在途损耗、现场损耗和匹配问题，m2>m1。节点1是应急资源的起点即生产点的供应；节点2是应急点的资源配置；节点3是需求点的资源接受；节点4是回收点的资源处理。在节点1、节点2、节点3两两之间均存在运输的问题，需要将路权情况考虑在内，即路线选择和车辆选择是重要内容。核心是资源在现场的消耗速率、应急点的调运速率、资源的入库速率、资源的生产速率协调一致，实现动态的综合平衡。建立多供应点-单需求点、单供应点-多需求点、多供应点-多需求点的规划模型，确定优化方案。 　　 （4）有效性评价。确定的一体化资源配置能否达到救援的效果，需要对其效果进行综合评价，可以通过模糊评价法、层次分析法等来解决。 　　 （5）应急资源优化配置的数值仿真模拟。针对特定区域的灾害需求，在充分考虑生产点的位置、应急点的选址、可获得的应急资源种类与数量、道路与车辆情况、现场需求等众多数据的基础上，通过业已建立的模型，借助计算机等计算工具确定应对需求的资源种类与数量。 　　基于灾害环境下的应急资源配置和调运是一个复杂的过程，涉及生产、库存、调运和需求的平衡；配置速率、调运速率和消耗速率的动态平衡；资源、路权、车辆的协调等诸多问题。通过模型的确立来选择优化的配置与调运方案不能设立过多、苛刻的假设条件，否则可实施性会打折扣。通过对生产点、应急点与需求点的一体化考虑确立的优化方案能在灾情发生前最大限度实现应急资源的经济性，灾情发生后，高效实现应急资源的应急性。 　　 　　参 考 文 献： 　　［1］?田依林.基于网格化管理的突发事件应急资源管理研究［J］.科技管理研究，5-137. 　　［2］?曾敏刚.基于LRP模型的灾害应急物流研究［J］.华中科技大学学报（社会科学版）,):42-?45. 　　［3］?王苏生,王岩.基于公平优先原则的多受灾点应急资源配置算法［J］.运筹与管理，):16-21. 　　［4］?许建国，池宏，祁明亮，等.应急资源需求周期性变化的选址与资源配置模型［J］.运筹与管理，）：11-17. 　　［5］?陈桂香，段永瑞.对我国应急资源管理改进的建议［J］.上海管理科学，):44-?45. 　　［6］?葛春景，王霞，关贤军.应对城市重大安全事件的应急资源联动研究［J］.中国安全科学学报，）：166-171. 　　［7］?方磊.基于偏好DEA模型的应急资源优化配置［J］.系统工程理论与实践，2008，（5）：98-104. 　　［8］?姜玉宏，颜华，欧忠文，等.应急物流中应急物资的管理研究［J］.物流技术，）：17-19. 　　［9］?刘霞，严晓，周微.我国应急保障建设的现状、问题与对策［J］.经济体制改革，-16. 　　［10］?Sylvester J J. A question in the geometry of situation［J］. Quarterly Journal of Pure and Applied Athematics, 1857, (1): 79. 　　［11］?Hakini S L. Optinnm locations of switching centers and the absolute centers and medians of a graph［J］. Operations Research, 1964, (12): 450-?459. 　　［12］?ReVelle C, Swain R W. Central facilities location［J］. Geographical Analysis, 1970, (2): 30-?42. 　　［13］?Rahman S, Smith D K. Use of location-allocation models in health service development planning in developing nations［J］. European Journal of Operational Research, ): 437-?452. 　　［14］?Zografos K G. Analytical framework for minimizing freeway-incident response time［J］. Journal of Transportation Engineering, ): 535-549. 　　［15］?Berlin G N, Liebman J C. Mathematical analysis of emergency ambulance location［J］. Socia-Economic Planning Sciences, ): 323-328. 　　［16］?Toregas C, Swain R, Revelle C S, et al.. The location of emergency service facilities［J］. Operations Research, 1971, (19): . 　　［17］?Church R L, ReVelle C S. The maximal covering location problem［J］. Papers Regional Science Association, 1974, (32): 101-118. 　　［18］?Hogan K, ReVelle C S. Concept and applications of backup coverage［J］. Science Management, 1986, (32): . 　　［19］?Larson R C. A hypercube queuing model for facility location and redistricting in urben emengency servence［J］. Computers and Operations Research, 1974, (1): 67-95. 　　［20］?Benveniste R. Solving the combined zoning and location problem for several emergency units［J］. Journal of Operational Research Society, ): 433-?450.
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