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2019年盛夏，英國境內(nèi)的一次雷擊，讓英格蘭與威爾士部分地區(qū)停電，造成損失負荷約3.2%，近100萬人用電困難。2022年仲春，受霧淞冰凍影響，中國廣西臨桂區(qū)的部分自然村電線桿傾倒、供電線路損壞，村民家中也沒了電。有研究指出，在近30年全球大停電事故發(fā)生的誘因中，自然災(zāi)害占到了56%。

(相關(guān)資料圖)

氣候變化加劇，高溫、暴雨等極端天氣事件頻發(fā)，可能導(dǎo)致電力供需嚴重失衡，而這種情況對新型電力系統(tǒng)的沖擊更大。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的火電占比高，依靠自身穩(wěn)定可靠、風(fēng)險抗性高的優(yōu)勢，應(yīng)對外部氣候風(fēng)險的不可抗力通常采取“抵御”的措施。相比之下，新型電力系統(tǒng)源、荷兩側(cè)的氣候敏感性和脆弱性特征逐漸顯現(xiàn)，物理意義上的“抵御”能力明顯不足。

近日，《考慮氣候風(fēng)險的電力系統(tǒng)保供能力提升路徑與機制研究》報告出爐。報告指出，面對氣候風(fēng)險，各地區(qū)需要按照電力供需緊張形勢和資源條件制定針對性方案，把調(diào)動需求側(cè)資源、釋放可調(diào)節(jié)負荷潛力作為實現(xiàn)電力系統(tǒng)供需平衡的關(guān)鍵優(yōu)先選項。該課題報告的負責(zé)人、華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院教授袁家海在接受記者采訪時表示，“目前，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和氣候風(fēng)險加劇的兩相疊加，確實給電力安全保供帶來了雙重壓力?！?/p>

可再生能源發(fā)電“靠天吃飯”

從2018 年的東部省份夏季結(jié)構(gòu)性尖峰電力缺口、2020 年的湖南與江西寒潮大范圍缺電，到2022年的四川高溫干旱嚴重電力電量雙缺，氣候風(fēng)險引發(fā)的電力安全事態(tài)不斷升級，電力安全保供的重要性被提到了新高度。電力安全保供成為我國電力發(fā)展的首要命題。

為助力我國新型電力系統(tǒng)適應(yīng)氣候風(fēng)險、提升安全保供能力，報告以新型電力系統(tǒng)氣候適應(yīng)性的視角，聚焦氣候風(fēng)險對中長期電能量平衡的影響，探討了氣候風(fēng)險下新型電力系統(tǒng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型和高效保供的有效策略。

據(jù)袁家海介紹，氣溫與電力負荷之間存在密切的相關(guān)性，尤其是高溫或嚴寒天氣會導(dǎo)致空調(diào)、采暖等設(shè)備用電負荷明顯上漲，且區(qū)別于正常天氣時的日間用電高峰狀況。其中，調(diào)研發(fā)現(xiàn)極端氣溫期間用電高峰更加符合民生用電的習(xí)慣，在 5點至7點清晨起床和 17點至20點下班回家的兩個時段，用電負荷顯著上漲。

2021年7月，受副熱帶高壓帶來多日高溫?zé)o風(fēng)影響，東北地區(qū)風(fēng)力發(fā)電出力不足裝機容量的0.1%。風(fēng)電機組的出力特性與風(fēng)速密切相關(guān)，而風(fēng)速受天氣影響很大。不同天氣情況下，風(fēng)電的出力波幅度有較大差別，這也印證了可再生能源發(fā)電“靠天吃飯”的特性。

報告提到，多云、陰雨和雪天也會不同程度地影響光伏發(fā)電出力，積雪時光伏出力水平還會進一步下降。高溫會導(dǎo)致光伏組件的溫度升高，超出一定溫度時光伏發(fā)電效率會下降；一般的低溫條件對光伏出力影響較低，但可能伴隨的大風(fēng)和暴雪會影響光伏組件的抗載荷能力，且光伏組件有受到破壞和損傷的可能性，這些都將削弱極低溫下的光伏出力。

此外，氣候變化造成流域降水減少、蒸發(fā)增加以及冰川消退等使得徑流枯竭，直接減少水電可用的徑流資源；極端氣象氣候事件增多，加劇了徑流資源分布不均衡，使得洪峰棄水和枯期缺水狀況嚴重，影響水電發(fā)電出力、設(shè)施安全及供電保證率。如2022年夏季四川地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性極端晴熱高溫天氣，導(dǎo)致作為該地區(qū)主要電源的水電站發(fā)電能力嚴重不足。

中電聯(lián)計劃財務(wù)部計劃處處長張衛(wèi)東說，“電力系統(tǒng)在應(yīng)對災(zāi)害性氣候方面應(yīng)加強事后重建能力，而在應(yīng)對極端氣候方面需要調(diào)整電力行業(yè)的生產(chǎn)方式，提升系統(tǒng)的適應(yīng)能力，發(fā)展可再生能源，并開發(fā)調(diào)節(jié)性資源?！?/p>

他告訴記者，今年以來，我國高溫日數(shù)創(chuàng)歷史新高。盡管如此，我國并未出現(xiàn)類似去年四川那樣大規(guī)模的嚴重缺電狀況，主要原因在于政府和相關(guān)單位對目前環(huán)境下保供認識的提升，對保供電力和可再生能源加大了投入，更加重視對需求側(cè)資源調(diào)節(jié)潛力的挖掘，開發(fā)分布式儲能和電源，完善跨區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)，實施多種措施的系統(tǒng)化聯(lián)合方案。

提升對可再生能源發(fā)電規(guī)律的認識

此次報告以中國當前季節(jié)性氣溫變化為主因?qū)е碌碾娏Π踩录ㄓ宥认?、迎峰度冬）為基礎(chǔ)，選取西北區(qū)域的極寒天氣和南方地區(qū)的高溫天氣，同時考慮風(fēng)速和云雨情況的程度差異，設(shè)定風(fēng)險沖擊力度不同的氣候場景，評估電力系統(tǒng)各類資源受氣候風(fēng)險的影響程度。

青海省是以水、風(fēng)、光等可再生能源為主，以火、電作為主要靈活性調(diào)節(jié)電源的西部電力送出省份，其地處低緯度高海拔地區(qū)，在冬季易出現(xiàn)極寒天氣。以青海省為例，報告指出，極寒天氣事件下青海省月平均氣溫降低 3℃以上，月內(nèi)出現(xiàn)多次大范圍降溫，且持續(xù)時間在5-14天。

廣東省是以火、電為主，水、核、風(fēng)、光多元發(fā)展的東部電力受端省份，也是最大負荷居全國首位的用電大省，其地處熱帶和亞熱帶交界地帶，夏季易出現(xiàn)極端高溫天氣。報告以廣東省為例，指出極高溫天氣事件下廣東省日最高氣溫將達到 38℃及以上，日平均氣溫維持在 33℃至35℃，夏季月內(nèi)出現(xiàn)多次極高氣溫，且持續(xù)時間在 3-14 天。

專家預(yù)估，在以極寒和高溫為核心特征的氣候場景下，將出現(xiàn)用電負荷大幅上漲、電源總體供電能力下降的現(xiàn)象，超出了電力系統(tǒng)的常態(tài)化保供能力范圍。在不考慮需求側(cè)管理措施和應(yīng)急調(diào)整輸電計劃的情況下，青海和廣東的電力缺口可分別達到全網(wǎng)最大負荷的40%和10%以上。

在國家氣候中心副研究員王陽看來，當下極為關(guān)鍵的是通過研究提升對風(fēng)、光、水等可再生能源發(fā)電規(guī)律的認識。區(qū)域性高溫干旱、大范圍寒潮、霧霾、沙塵、臺風(fēng)、暴雨等極端氣候事件通過影響可再生能源發(fā)電出力，破壞能源基礎(chǔ)設(shè)施，進而影響能源電力安全。

他認為，對于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)以及保障國家能源電力安全來說，氣象部門首先可利用全國高密度的氣象觀測臺站、測風(fēng)塔、衛(wèi)星遙感、再分析資料等，開展精細化的可再生能源資源詳查和評估。評估過程不僅要關(guān)注風(fēng)、光、水資源的平均狀態(tài)，更要關(guān)注其波動態(tài)，尤其是極端態(tài)；其次是提供精準的風(fēng)能、太陽能資源預(yù)測，這里尤其要強調(diào)的是中長期預(yù)測，這些預(yù)測信息可用于指導(dǎo)能源電力企業(yè)的生產(chǎn)、調(diào)度和運行，并幫助他們提前預(yù)判可能的氣候風(fēng)險。

在新能源占比越來越高的新型電力系統(tǒng)下，電力保供形勢與氣候條件的關(guān)系會越來越密切。國家電網(wǎng)三級顧問蔣莉萍告訴記者，“我們要結(jié)合氣候方面的研究，更準確地把握各種時間尺度下的風(fēng)、光出力特性、規(guī)律，并納入國家預(yù)警預(yù)報體系，通過建立更好的協(xié)同機制，發(fā)揮可再生能源的保供作用?！?/p>

專家建議建立氣候風(fēng)險事件分級數(shù)據(jù)庫

氣候風(fēng)險下，電力系統(tǒng)保供能力協(xié)同提升路徑有哪些？

報告指出，在多元提升系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力上，需要加快建設(shè)分鐘級快速響應(yīng)資源、小時級深度可控資源和長時級備用供應(yīng)資源三個服務(wù)時長區(qū)間等級的靈活保供資源架構(gòu)。

例如，小時級深度可控的響應(yīng)資源包括靈活火電、可調(diào)節(jié)水電、光熱、跨省跨區(qū)電力、虛擬電廠、需求響應(yīng)中的非必需用電（如大工業(yè)用戶停產(chǎn)限產(chǎn)）等；而長時級應(yīng)急備用資源的可選項主要有備用火電、氫氣儲能、跨區(qū)電力（從未受極端天氣影響的地區(qū)輸送的電力）等。多類型調(diào)節(jié)資源的組合發(fā)展，可兼顧低碳減排和安全保供需求。

在發(fā)揮可再生能源主體責(zé)任提升保供能力上，報告建議，在西部地區(qū)，通過提高預(yù)測精度等手段提升新能源發(fā)電的可調(diào)性和可控性；在東部地區(qū)，實現(xiàn)“發(fā)電于民”“藏電于民”，分布式電源形成點狀支撐網(wǎng)絡(luò)來提升電力可靠供應(yīng)能力。

袁家海告訴記者，在建立氣候風(fēng)險預(yù)警和事故響應(yīng)機制上，要建立氣候風(fēng)險事件分級數(shù)據(jù)庫，預(yù)估本地極端天氣事件的類型、發(fā)生概率、對電力供需資源的影響及潛在電力安全狀況，做好氣候風(fēng)險與電力資源的關(guān)聯(lián)分析和氣候風(fēng)險等級分級工作。

“建立保供電源、電網(wǎng)、儲能等適應(yīng)性資源的應(yīng)急事故響應(yīng)機制，根據(jù)氣候事件風(fēng)險預(yù)警、分級狀況，制定和完善應(yīng)急響應(yīng)方案，做好提前部署和快速應(yīng)對工作，提升電力系統(tǒng)風(fēng)險抵御與恢復(fù)能力?！痹液Ｕf。

此次報告提到，新型電力系統(tǒng)需求響應(yīng)保供機制的兩個關(guān)鍵是，需求響應(yīng)保供資源的分級減載制度和需求側(cè)分級響應(yīng)價格補償標準。北京大學(xué)能源研究院特聘副研究員康俊杰認為，新型電力系統(tǒng)不能不計代價地保障電力供應(yīng)，應(yīng)算清經(jīng)濟賬，要用邊際成本代替平均成本來核算，即核算對保供電力的投入和保障尖峰時段用電的時長。

康俊杰舉例，2022年，浙江跨省交易的最高價格達到了每度電10塊錢，這個價格反映了浙江尖峰時段保供電價的真實成本。按照全國用電負荷較大區(qū)域的電力系統(tǒng)尖峰負荷來計算，保供成本也超過10塊錢，這部分成本是由電力系統(tǒng)來承擔的，未來需要優(yōu)化的新型電力系統(tǒng)來降低這部分投入。

有專家也表示，除了開發(fā)本地保供資源之外，還可以發(fā)揮我國能源電力網(wǎng)絡(luò)的大范圍配置資源優(yōu)勢，利用省間電力交易的價格信號尋求電力支援，其關(guān)鍵在于送受兩端保供資源的匹配度和電價差水平。

自然資源保護協(xié)會（NRDC）清潔電力項目副主任劉明明告訴記者，新型電力系統(tǒng)目前處于建設(shè)初期，面臨許多問題和挑戰(zhàn)。從傳統(tǒng)能源向新型能源的轉(zhuǎn)變，需要摸索其規(guī)律，要從傳統(tǒng)的依賴煤電作為保供主力，逐漸轉(zhuǎn)向多方面挖掘保供潛力。

“在電源側(cè)，可以通過風(fēng)光水儲一體化提升可再生能源的保供能力，提供較為穩(wěn)定的出力曲線；在需求側(cè)，挖掘多樣化的用能主體在冷熱電一體化方面的潛力，平緩負荷曲線并提升靈活調(diào)節(jié)能力。此外，源網(wǎng)荷儲一體化、擴大資源配置范圍、實現(xiàn)跨區(qū)域協(xié)同等手段，都是待挖掘和實踐的有效保供路徑?！彼f。