積極應對極端高溫天氣對電力系統的影響
來源：中國電力報 時間：2024-09-10 16:24
積極應對極端高溫天氣對電力系統的影響
劉沁瑩 王宏
近年來，全球持續高溫、干旱等極端天氣事件頻發，其強度不斷增加，造成的影響不斷加劇。國際能源署發布的《電力年中更新》報告指出，2024年上半年全球多地遭受強烈的熱浪侵襲，導致電力需求大幅增加，電網安全穩定供電面臨巨大壓力。
影響現狀
負荷屢創新高。歐盟氣候監測機構近日發布公報稱，截至今年6月，全球平均氣溫已連續12個月比工業化前（1850~1900年）高出1.5攝氏度，達到了16.66攝氏度，創下同期最高氣溫紀錄。全球范圍內的極端高溫天氣使得冷卻用電需求激增，一旦導致系統運行條件超過電力系統設計標準和運行邊界，將對電力安全供應造成巨大沖擊。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）等國家和地區紛紛創下新的負荷峰值紀錄。我國同樣遭受高溫天氣影響，今年以來除內蒙古東北部、東北地區中部和北部氣溫接近常年同期外，全國大部地區氣溫偏高，廣東（149吉瓦）、福建（52.75吉瓦）等地用電負荷屢創新高，全國范圍內最高負荷同比增長超過100吉瓦，其中降溫負荷規模占最大負荷比例達到30%~40%。
電力供應緊張。國際能源署去年7月發布的《全球電力市場更新報告：2023—2024年展望》顯示，全球水電年容量系數已從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太瓦時的電能，使得一些國家的電力供應面臨巨大挑戰：受干旱天氣影響，贊比亞大部分水電站的發電量大幅下降，電力供應短缺現象時常發生（贊比亞85%的電力供應依靠水力發電），最嚴重時該國日均停電時間保持在12小時以上。日本電網用電量也因高溫天氣快速增加，且部分發電機組出現計劃外檢修，電力供應極度緊張。8月7日，巴西由于高溫干旱關閉了其國內最大的兩座水電廠，并加大從阿根廷和烏拉圭等國的電力進口量，巴西國家水務局預計這一不利情況還將持續到今年11月。而在高溫干旱天氣下，不僅水力發電量明顯減少，同時用于冷卻核反應堆的河流水位降低、溫度升高，也將使得核電生產受限。在我國，高溫天氣也導致了今年全國水力絕對發電量同比下降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，電力結構中水電占比較大的四川省一度出現拉閘限電情況。
故障事故頻發。受高溫強風天氣影響，美國、加拿大、希臘、土耳其、意大利等國頻繁遭遇山火侵襲，多處火勢失控。山火燃燒時有大量高電導率的電子和離子被釋放，導致空間電荷量持續增加，加劇電場畸變，降低絕緣性能，容易導致故障跳閘。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%火勢還未控制住，火情區域和周邊輸電線路大范圍故障，造成了嚴重的停電事故。同時，極端高溫天氣對電力設備的結構、絕緣、散熱等方面提出了更高的要求。以太陽能電池板為例，環境溫度升高時，光伏逆變器滿功率運行狀態下的溫度上升將加快。如果此時逆變器的散熱性能不佳，則容易使得元器件的熱量持續在腔體內部匯集。當元器件溫升超過一定閾值時，一方面可能直接導致逆變器停止工作，另一方面也會使得元器件加速老化，工作效率降低，發電功率減小。
應對建議
完善電力需求保障措施，激發需求響應作用。今年以來，我國電力供需形勢呈現總體緊平衡態勢。短期來看，當前正處于迎峰度夏收尾時期，我國四川、湖北、重慶等地氣溫、負荷居高不下，應以強統籌、保安全、保供電、保民生為重點，制定極限狀態下的應急保供方案，充分發揮火電、水電、抽水蓄能頂峰調節作用，保障極端天氣下關鍵基礎設施負載供電可靠性。長期來看，要進一步加大電力需求側管理，推動“源隨荷動”向“源荷互動”轉變，合理引導電力消費，通過錯峰避峰用電、自建儲能等措施全力保障生產，結合供需兩側特點以及用戶對電價的敏感特性，建立價格型需求響應方案動態調整機制，及時更新分時電價和尖峰電價的執行范圍、峰谷價差和時段劃分標準，運用市場化機制充分調動需求側資源參與削峰填谷、調節電力供需。
協調推進多能互補和源網荷儲全面協同。極端高溫天氣下，部分地區嚴重缺電，反映出了電力系統能源結構單一、電力供需時空錯配等問題。建議：一是全力保障煤炭穩定供應，發揮好煤電兜底保供作用；二是充分重視電力氣象預報技術，提高需求預測精度，充分評估現有設備的可靠性和在極端條件下的真實可用容量，合理制定能源供應方案；三是推動多種類型電源加快建設，強化跨區跨省協同互濟，充分挖掘各類可調節資源潛力；四是持續優化調整電力供應結構，發揮多種電源發電的特性互補優勢，在國家層面明確分省新能源規劃目標，引導各地合理優化裝機規模、布局和時序，實現各專項規劃、國家和各省規劃間橫向協同、上下銜接。
提高極端天氣下設備保障能力，增強電網本質安全屬性。極端高溫天氣使得電力設備的耐熱性和穩定性面臨嚴峻考驗，建議：一是部署完善的電力設備風險監視與預警防控系統，加強對實時設備運行狀態的監視分析，利用物聯網、大數據等技術，實現光伏發電系統的智能化管理，結合氣象趨勢預測設備極限邊界，及時調整運行方式和設備改造計劃，提升極端高溫天氣下設備正常運行安全裕度；二是在大容量電源廠站和重要輸電線路推廣應用耐高溫、耐老化材料，結合大規模設備更新加快推動電力設施耐高溫改造，降低極端高溫天氣對發電量和送電量的影響；三是加大對應急設備的儲備力度，確保極端情況下及時開展搶修和恢復工作，提高應對極端氣候的極限生存能力，最大限度降低局部故障對大電網安全穩定運行產生的影響。（作者單位：南方電網科學研究院有限責任公司）
責任編輯：余璇
