美國《POWER》雜志高級副主編索娜麗·帕特爾(Sonal Patel)去年12月1日發(fā)文，就國際能源署(IEA)電力系統(tǒng)過渡專題報告，談到能源轉(zhuǎn)型可能存在新興的5種風(fēng)險......[1]

附圖：到2030年，通過技術(shù)可調(diào)度發(fā)電能力的凈增加量(規(guī)定政策與可持續(xù)發(fā)展兩個方案存在明顯的差距)。

Source: IEA World Energy Outlook 2019

注：STEPS，規(guī)定政策方案;SDS，可持續(xù)發(fā)展方案;EU，歐盟;ASEAN，東南亞國家聯(lián)盟;其他低碳能源(包括地熱、集中太陽能、生物質(zhì)和海洋電力)

在10月27日舉行的第二屆可再生能源系統(tǒng)集成全球部長級會議上，幾位高級決策者指出了影響各自國家獨特電力系統(tǒng)和清潔能源轉(zhuǎn)型的若干地方性挑戰(zhàn)。

總的來說，大多數(shù)人同意，但最大的威脅糾纏在復(fù)雜的“三難”之中：即某些人所說，不可能“同時”確?？煽啃浴⒖韶摀院涂沙掷m(xù)性“三為一體”。

正如國際能源機構(gòu)(IEA)總干事法提赫•比羅爾(Fatih Birol)在會議開幕式上說的，這個問題是該機構(gòu)的“頭等大事”。盡管這個總部設(shè)在巴黎的政府間組織是在1973年石油危機后成立的，目的是確保全球石油安全，幾十年來，它的使命已擴大到天然氣安全。但部長們最近要求IEA “密切關(guān)注電力安全問題”。因為電力盡管只占當今全球能源消耗的五分之一，但Birol說，“正如新冠病毒危機‘突顯’的那樣，電力對于現(xiàn)代社會的運轉(zhuǎn)以及降低全球排放至關(guān)重要。” 與此同時，電力不僅在未來能源系統(tǒng)中發(fā)揮作用，而且還要在供暖、制冷、運輸以及通信、金融和醫(yī)療等許多數(shù)字集成部門發(fā)揮更大的作用。

根據(jù)IEA對可持續(xù)發(fā)展前景的樂觀預(yù)測，到2040年，電力將超過石油，成為世界上最大的能源資源。許多國家，特別是那些屬于經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)框架內(nèi)的國家，已經(jīng)保持了高水平的電力安全，這主要是由于具有良好的中央控制系統(tǒng)和相對簡單的供應(yīng)鏈。然而，最近的技術(shù)和政策發(fā)展正在促使過去一個世紀占主導(dǎo)地位的電力安全模式發(fā)生根本性變化。Birol說，政府和公用事業(yè)公司必須認識到這些對可靠性的新威脅，而且要緊跟變化的步伐，更新政策、法規(guī)和市場設(shè)計。他說，這種方法必須是廣泛的，而且要整合技術(shù)、經(jīng)濟和政治各個層面。

為了讓大家明白這一點，IEA 10月27日發(fā)布“首開先河”的報告[2]。在全球電力系統(tǒng)發(fā)生各種劇烈變化的背景下，對可靠性威脅進行了調(diào)查。尤其值得注意的是IEA對其所謂“電力安全”的精確定義，即“電力系統(tǒng)通過抵御和恢復(fù)干擾和突發(fā)事件，確保電力不間斷供應(yīng)的能力。” IEA說，該定義包含另外三個關(guān)鍵因素:充足性，即“電力系統(tǒng)在正常運行條件下，隨時滿足一個地區(qū)總電力需求的能力”;運行安全，即“電力系統(tǒng)在發(fā)生任何類型的事件后，能夠盡快保持正常狀態(tài)或恢復(fù)到正常狀態(tài)的能力”;彈性，或稱“系統(tǒng)及其組成部分吸收、適應(yīng)短期沖擊和長期變化并從中恢復(fù)的能力”。

在這個報告中，IEA強調(diào)三種類型的電力供應(yīng)中斷。包括初始中斷導(dǎo)致系統(tǒng)因線路過載不斷增加而崩潰時的“級聯(lián)”停電或“黑”系統(tǒng)事件。“這類事件，大多是由于設(shè)備故障和同時發(fā)生的意外事件，很少與發(fā)電裝機容量不足有關(guān)。最近的例子包括2018年北海道因地震造成的停電，以及2016年南澳大利亞州因強烈風(fēng)暴和存在有缺陷的互聯(lián)標準造成的停電。更常見的情況是，當預(yù)計電力供應(yīng)短缺時，系統(tǒng)運營者故意切斷電源，作為一種預(yù)防措施，以維持系統(tǒng)平衡。加州2020年8月的減負荷事件就是個突出的例子。最后，某些國家由于供應(yīng)和需求嚴重不足，系統(tǒng)運營者不得不有計劃地限制電力供應(yīng)，遭受長時間的電力“配給期”。南非持續(xù)的電力配給是供應(yīng)不穩(wěn)定對宏觀經(jīng)濟影響的“警世恒言”。

國際能源機構(gòu)特別指出威脅電力安全的五種“新興”的風(fēng)險。

供應(yīng)格局不斷變化

因為風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電等可再生能源比火力越來越便宜，它們正充斥全球市場。但因與用電需求不同步，不會帶來系統(tǒng)慣性，它們的增長將要求系統(tǒng)具有相當大的靈活性(見上附圖)，以及更詳細的輸出預(yù)測。為增加應(yīng)對實際供應(yīng)中斷和燃料價格波動的彈性，IEA建議增加多樣化電力供應(yīng)(但傾向于低碳能源)，提高供需反應(yīng)的靈活性。盡管分布式發(fā)電比集中式系統(tǒng)更有彈性，運營商仍需要增強態(tài)勢感知能力。

為了確保對所有因素進行評估，IEA敦促各國政府在規(guī)劃框架內(nèi)全面考慮影響發(fā)電、輸電和分配的電力復(fù)雜性。它還強調(diào)正在出現(xiàn)的綜合規(guī)劃做法，例如跨不同司法管轄區(qū)和平衡地區(qū)的區(qū)域間規(guī)劃;對不同的供需資源進行綜合規(guī)劃;以及電力部門和其他部門之間的綜合規(guī)劃。

至關(guān)重要的是對未來系統(tǒng)安全的投資

IEA表示，盡管近年來風(fēng)能和太陽能光伏設(shè)備的裝機增量令人印象深刻，但電力部門總體支出“所需的資金，似乎不足以應(yīng)對即將到來的安全挑戰(zhàn)”。特別是由于疫情大流行，資源投資，包括新建大型可調(diào)度的低碳電廠如水電和核電，大幅度下降。天然氣發(fā)電的支出也停滯不前，甚至2019年電池儲能的投資也出現(xiàn)了“持平”。IEA說，“這些趨勢，顯然與可持續(xù)又具有復(fù)原力的電力系統(tǒng)的未來需求不符。”“面對更大的供需變化，保持可靠性，需要在電網(wǎng)和靈活資源(包括需求方、分布式和儲能資源)上更多、更及時的投資，以確保電力系統(tǒng)在任何時候都足夠靈活和多樣化。”

供電安全與天然氣供應(yīng)能力間的風(fēng)險聯(lián)系

隨著煤炭、褐煤和核能逐步退出，更多的國家開始轉(zhuǎn)向天然氣發(fā)電，以提供靈活性。這就在供電安全與天然氣供應(yīng)能力之間建立起“更緊密的聯(lián)系”。IEA警告稱，“這就有必要評估天然氣系統(tǒng)的供應(yīng)能力，尤其是考慮到國內(nèi)產(chǎn)量下降和可能關(guān)閉的天然氣儲存場所之際。”

網(wǎng)絡(luò)安全一直是關(guān)注的焦點

IEA贊揚數(shù)字化在提高電廠效率、節(jié)約成本、縮短停電時間以及調(diào)動一系列終端設(shè)備，滿足電力部門需求方面的能力。報告稱，“互聯(lián)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)以及其他智能電網(wǎng)技術(shù)，可以釋放更大的需求響應(yīng)資源，提高能源效率，并以成本有效和安全的方式，促進更高比例地整合可變的可再生能源。” 然而它警告說，互聯(lián)設(shè)備和分布式能源的增長，也“擴大了電力系統(tǒng)的潛在網(wǎng)絡(luò)攻擊面”。自2015年烏克蘭西部電網(wǎng)遭襲擊以來，這類事件急劇增加。然而據(jù)稱，盡管在全球價值鏈中應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險的努力不斷強化，各國政府正在實施網(wǎng)絡(luò)彈性政策，投資和監(jiān)管努力仍必須跟上不斷演變的網(wǎng)絡(luò)威脅。

氣候變化的壓力越來越大

IEA說，氣候變化導(dǎo)致全球氣溫上升、降水模式不穩(wěn)、海平面上升、以及更頻繁或更強烈的極端天氣事件，“對電力安全有重大影響”。對于發(fā)電來說，氣候變化的影響會降低效率，改變熱能和可再生能源設(shè)施的可用性和發(fā)電潛力。輸電和配電網(wǎng)絡(luò)也可能遭受更高的損失、傳輸能力的變化和物理損壞。與此同時，氣候變化最不確定的影響，可能是它對電力需求的影響，電力需求已在隨著制冷和供暖需求而變化。IEA警告說，到目前為止，盡管有幾個國家認識到這些風(fēng)險，但IEA只有17個成員國將具體的電力安全行動納入國家適應(yīng)戰(zhàn)略，包括強健、靈活和恢復(fù)這三個關(guān)鍵方面。其中，只有6項行動覆蓋了整個價值鏈。

為了管理所有這些風(fēng)險，IEA敦促各國識別并努力管理和減輕風(fēng)險，監(jiān)測進展。同樣重要的是，應(yīng)對和恢復(fù)供應(yīng)中斷的各種計劃。報告稱，要實現(xiàn)這些壯舉，最好的辦法或許是在整個電力系統(tǒng)內(nèi)建立明確的責任、激勵機制和各項規(guī)則。

電力專業(yè)人員或許要仔細研讀IEA的這個報告。

資料與注釋

1. Sonal Patel, Five Emerging Risks That Could Hamper Energy Transitions, POWER, Dec 1, 2020

2. IEA，Power Systems in Transition，Challenges and opportunities ahead for electricity security，27 October 2020

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