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積極應(yīng)對(duì)極端高溫天氣對(duì)電力系統(tǒng)的影響

來源：中國電力報(bào) 時(shí)間：2024-09-10 16:24

積極應(yīng)對(duì)極端高溫天氣對(duì)電力系統(tǒng)的影響

劉沁瑩　王宏

　　近年來，全球持續(xù)高溫、干旱等極端天氣事件頻發(fā)，其強(qiáng)度不斷增加，造成的影響不斷加劇。國際能源署發(fā)布的《電力年中更新》報(bào)告指出，2024年上半年全球多地遭受強(qiáng)烈的熱浪侵襲，導(dǎo)致電力需求大幅增加，電網(wǎng)安全穩(wěn)定供電面臨巨大壓力。

　　影響現(xiàn)狀

　　負(fù)荷屢創(chuàng)新高。歐盟氣候監(jiān)測機(jī)構(gòu)近日發(fā)布公報(bào)稱，截至今年6月，全球平均氣溫已連續(xù)12個(gè)月比工業(yè)化前（1850~1900年）高出1.5攝氏度，達(dá)到了16.66攝氏度，創(chuàng)下同期最高氣溫紀(jì)錄。全球范圍內(nèi)的極端高溫天氣使得冷卻用電需求激增，一旦導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行條件超過電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行邊界，將對(duì)電力安全供應(yīng)造成巨大沖擊。美國得克薩斯州（77吉瓦）、墨西哥（50吉瓦）、巴基斯坦（25吉瓦）、印度（250吉瓦）等國家和地區(qū)紛紛創(chuàng)下新的負(fù)荷峰值紀(jì)錄。我國同樣遭受高溫天氣影響，今年以來除內(nèi)蒙古東北部、東北地區(qū)中部和北部氣溫接近常年同期外，全國大部地區(qū)氣溫偏高，廣東（149吉瓦）、福建（52.75吉瓦）等地用電負(fù)荷屢創(chuàng)新高，全國范圍內(nèi)最高負(fù)荷同比增長超過100吉瓦，其中降溫負(fù)荷規(guī)模占最大負(fù)荷比例達(dá)到30%~40%。

　　電力供應(yīng)緊張。國際能源署去年7月發(fā)布的《全球電力市場更新報(bào)告：2023—2024年展望》顯示，全球水電年容量系數(shù)已從1990~2016年的平均38%降至2020~2022年的平均36%，這意味著全球水電每年少輸出約240太瓦時(shí)的電能，使得一些國家的電力供應(yīng)面臨巨大挑戰(zhàn)：受干旱天氣影響，贊比亞大部分水電站的發(fā)電量大幅下降，電力供應(yīng)短缺現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生（贊比亞85%的電力供應(yīng)依靠水力發(fā)電），最嚴(yán)重時(shí)該國日均停電時(shí)間保持在12小時(shí)以上。日本電網(wǎng)用電量也因高溫天氣快速增加，且部分發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)計(jì)劃外檢修，電力供應(yīng)極度緊張。8月7日，巴西由于高溫干旱關(guān)閉了其國內(nèi)最大的兩座水電廠，并加大從阿根廷和烏拉圭等國的電力進(jìn)口量，巴西國家水務(wù)局預(yù)計(jì)這一不利情況還將持續(xù)到今年11月。而在高溫干旱天氣下，不僅水力發(fā)電量明顯減少，同時(shí)用于冷卻核反應(yīng)堆的河流水位降低、溫度升高，也將使得核電生產(chǎn)受限。在我國，高溫天氣也導(dǎo)致了今年全國水力絕對(duì)發(fā)電量同比下降34.9%，其中水電大省四川、云南、貴州5月水電發(fā)電量同比降幅分別為24.4%、41.9%和62.6%。以2022年為例，極端高溫干旱天氣曾使得長江流域的水庫群均受到了較大影響，電力結(jié)構(gòu)中水電占比較大的四川省一度出現(xiàn)拉閘限電情況。

　　故障事故頻發(fā)。受高溫強(qiáng)風(fēng)天氣影響，美國、加拿大、希臘、土耳其、意大利等國頻繁遭遇山火侵襲，多處火勢(shì)失控。山火燃燒時(shí)有大量高電導(dǎo)率的電子和離子被釋放，導(dǎo)致空間電荷量持續(xù)增加，加劇電場畸變，降低絕緣性能，容易導(dǎo)致故障跳閘。7月24日，美國加利福尼亞州“帕克”山火的過火面積約1739平方千米，至今仍有6%火勢(shì)還未控制住，火情區(qū)域和周邊輸電線路大范圍故障，造成了嚴(yán)重的停電事故。同時(shí)，極端高溫天氣對(duì)電力設(shè)備的結(jié)構(gòu)、絕緣、散熱等方面提出了更高的要求。以太陽能電池板為例，環(huán)境溫度升高時(shí)，光伏逆變器滿功率運(yùn)行狀態(tài)下的溫度上升將加快。如果此時(shí)逆變器的散熱性能不佳，則容易使得元器件的熱量持續(xù)在腔體內(nèi)部匯集。當(dāng)元器件溫升超過一定閾值時(shí)，一方面可能直接導(dǎo)致逆變器停止工作，另一方面也會(huì)使得元器件加速老化，工作效率降低，發(fā)電功率減小。

　　應(yīng)對(duì)建議

　　完善電力需求保障措施，激發(fā)需求響應(yīng)作用。今年以來，我國電力供需形勢(shì)呈現(xiàn)總體緊平衡態(tài)勢(shì)。短期來看，當(dāng)前正處于迎峰度夏收尾時(shí)期，我國四川、湖北、重慶等地氣溫、負(fù)荷居高不下，應(yīng)以強(qiáng)統(tǒng)籌、保安全、保供電、保民生為重點(diǎn)，制定極限狀態(tài)下的應(yīng)急保供方案，充分發(fā)揮火電、水電、抽水蓄能頂峰調(diào)節(jié)作用，保障極端天氣下關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)載供電可靠性。長期來看，要進(jìn)一步加大電力需求側(cè)管理，推動(dòng)“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，合理引導(dǎo)電力消費(fèi)，通過錯(cuò)峰避峰用電、自建儲(chǔ)能等措施全力保障生產(chǎn)，結(jié)合供需兩側(cè)特點(diǎn)以及用戶對(duì)電價(jià)的敏感特性，建立價(jià)格型需求響應(yīng)方案動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，及時(shí)更新分時(shí)電價(jià)和尖峰電價(jià)的執(zhí)行范圍、峰谷價(jià)差和時(shí)段劃分標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用市場化機(jī)制充分調(diào)動(dòng)需求側(cè)資源參與削峰填谷、調(diào)節(jié)電力供需。

　　協(xié)調(diào)推進(jìn)多能互補(bǔ)和源網(wǎng)荷儲(chǔ)全面協(xié)同。極端高溫天氣下，部分地區(qū)嚴(yán)重缺電，反映出了電力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)單一、電力供需時(shí)空錯(cuò)配等問題。建議：一是全力保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)，發(fā)揮好煤電兜底保供作用；二是充分重視電力氣象預(yù)報(bào)技術(shù)，提高需求預(yù)測精度，充分評(píng)估現(xiàn)有設(shè)備的可靠性和在極端條件下的真實(shí)可用容量，合理制定能源供應(yīng)方案；三是推動(dòng)多種類型電源加快建設(shè)，強(qiáng)化跨區(qū)跨省協(xié)同互濟(jì)，充分挖掘各類可調(diào)節(jié)資源潛力；四是持續(xù)優(yōu)化調(diào)整電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮多種電源發(fā)電的特性互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，在國家層面明確分省新能源規(guī)劃目標(biāo)，引導(dǎo)各地合理優(yōu)化裝機(jī)規(guī)模、布局和時(shí)序，實(shí)現(xiàn)各專項(xiàng)規(guī)劃、國家和各省規(guī)劃間橫向協(xié)同、上下銜接。

　　提高極端天氣下設(shè)備保障能力，增強(qiáng)電網(wǎng)本質(zhì)安全屬性。極端高溫天氣使得電力設(shè)備的耐熱性和穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，建議：一是部署完善的電力設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)視與預(yù)警防控系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視分析，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化管理，結(jié)合氣象趨勢(shì)預(yù)測設(shè)備極限邊界，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式和設(shè)備改造計(jì)劃，提升極端高溫天氣下設(shè)備正常運(yùn)行安全裕度；二是在大容量電源廠站和重要輸電線路推廣應(yīng)用耐高溫、耐老化材料，結(jié)合大規(guī)模設(shè)備更新加快推動(dòng)電力設(shè)施耐高溫改造，降低極端高溫天氣對(duì)發(fā)電量和送電量的影響；三是加大對(duì)應(yīng)急設(shè)備的儲(chǔ)備力度，確保極端情況下及時(shí)開展搶修和恢復(fù)工作，提高應(yīng)對(duì)極端氣候的極限生存能力，最大限度降低局部故障對(duì)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的影響。（作者單位：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司）

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