觀察丨電力系統(tǒng)如何平穩(wěn)穿越氣候“沸騰年代”？
來源：《中國電力報》 時間：2024-11-05 17:21
張悅
近日，在世界上最干旱的地區(qū)之一——撒哈拉沙漠，洪水自沙漠腹地噴涌，穿越連綿沙丘與稀疏植被，將干涸長達(dá)半個世紀(jì)的伊里基湖重新填滿。
地球的另一端，超強颶風(fēng)“海倫妮”“米爾頓”接連肆虐美國佛羅里達(dá)州，造成超過300萬戶家庭斷電，近三成的加油站陷入癱瘓。
不久前，中國海南亦經(jīng)歷了17級超強臺風(fēng)“摩羯”的無情沖擊。高數(shù)十米、造價上千萬元的風(fēng)機被掀翻，粗如臂膀的樹干如凌亂的糖屑般散落一地。數(shù)十萬人用電受影響，災(zāi)損超600億元。
破壞之強、影響之大，超乎想象。全球自然生態(tài)系統(tǒng)乃至整個人類社會，正因此面臨無盡試煉與挑戰(zhàn)。
“百年一遇”頻現(xiàn)
早前，一條微博詞條登上熱搜：20歲，經(jīng)歷過3次“千年一遇”。越來越多人感受到，天氣越來越“反常”了。
比如，2022年我國南方“百年一遇”持續(xù)高溫，2023年北京“140年以來”最強降雨，2024年廣東北江流域“百年一遇”洪水，杭州歷經(jīng)“史上高溫最漫長的一年”。“南澇北旱”的傳統(tǒng)印記正逐步被抹去。
極端天氣是相對罕見的，且對人類社會和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞的天氣現(xiàn)象的統(tǒng)稱。它指一定地區(qū)在一定時間內(nèi)出現(xiàn)的歷史上罕見的氣象事件，其發(fā)生概率通常小于5%~10%。
極端天氣頻發(fā)的背后原因，均指向了全球變暖。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告指出，最近50年，全球變暖正以過去2000年以來前所未有的速度發(fā)生。
“受氣候變暖影響，過去20年間，全球高溫事件增加了232%，洪澇事件增加了134%，風(fēng)暴事件增加了97%，山火事件增加了46%，干旱事件增加了29%。”聯(lián)合國防災(zāi)減災(zāi)署發(fā)布的《災(zāi)害造成的人類損失2000~2019》報告顯示。
聯(lián)合國秘書長古特雷斯發(fā)出警示，全球變暖的時代已經(jīng)結(jié)束，全球“沸騰年代”已然到來。伴隨著全球變暖的，卻非普遍而均勻地升溫，而是極端的熱與極端的冷共同肆虐。
去年，中國“史上最熱年”與“史上同期最強寒潮”同年出現(xiàn)，今年7月22日全球日平均氣溫為17.15攝氏度，成為地球有記錄以來最熱的一天。
我們無法預(yù)知氣象紀(jì)錄何時被刷新，但可以確定的是，天氣的極端不確定性在進一步加大。而極端天氣引發(fā)的強風(fēng)、洪澇、高溫及冰凍等，正是電力系統(tǒng)最為憂慮的致命威脅。
敲響安全警鐘
“緊急招募！報酬日結(jié)！”
臺風(fēng)“摩羯”登陸海南的第6天，海南文昌向社會緊急招募電工，要求專業(yè)電工或從事過電網(wǎng)電力工作經(jīng)歷的實操者，須能爬電桿，且需自帶基本搶修工具。
在9月10日召開的海南省防御臺風(fēng)“摩羯”應(yīng)急指揮部新聞發(fā)布會上，南方電網(wǎng)海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司黨委副書記趙有鋮透露，幾乎要重建一個文昌配網(wǎng)。
在自然之浩瀚蒼穹下，人微如塵，人類精心構(gòu)筑的現(xiàn)代電力系統(tǒng)亦是。
臺風(fēng)肆虐的數(shù)小時內(nèi)，文昌全市房屋受損2.5萬余間，全省110千伏及以上主網(wǎng)桿塔損壞68基，35千伏及以下配網(wǎng)線路受損1.42萬千米，直接服務(wù)用戶的配電變壓器停運數(shù)量占總數(shù)63.94%，通信基站斷電率82.3%。全市11家水廠有8家因停電停供。
據(jù)統(tǒng)計，全球80%以上的停電事故由極端天氣引起，包括臺風(fēng)、暴風(fēng)雪、干旱、洪水等。臺風(fēng)對電力設(shè)施的暴力破壞，僅是其中一種。極端天氣與能源供需之間的關(guān)系，遠(yuǎn)比我們想象得更緊密。
一方面，拉尼娜現(xiàn)象持續(xù)推高能源需求。中國電力負(fù)荷“冬夏”雙高峰特征日趨明顯。2020年冬，寒潮造成江西、湖南多地限電。今夏，浙江用電負(fù)荷七創(chuàng)歷史新高，夏季降溫負(fù)荷占最高用電負(fù)荷比重超四成。
另一方面，電力供應(yīng)也常常“看天吃飯”。2022年，川渝地區(qū)遭受60年一遇的極端高溫干旱天氣，導(dǎo)致占當(dāng)?shù)仉娏?yīng)80%以上的水電發(fā)電能力“腰斬”、工業(yè)限電停產(chǎn)。能源市場暗流涌動，供不應(yīng)求，度電難購。
極端天氣下規(guī)模快速增長的光伏、風(fēng)電項目同樣“歷劫”。2021年2月，美國得克薩斯州遭遇極端寒潮，天然氣管道凍結(jié)，風(fēng)光發(fā)電設(shè)備停運。極端低溫帶來電力需求激增和供應(yīng)短缺，數(shù)百萬居民在零下19攝氏度的極寒中無電可用。
越來越多的“壓力測試”表明，能源風(fēng)險和氣候變化兩大危機相互關(guān)聯(lián)，甚至相互耦合、互為因果。極端天氣事件已逐漸從偶爾出現(xiàn)的“附加挑戰(zhàn)”轉(zhuǎn)為更為頻繁的“必答考題”，甚至是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的“關(guān)鍵難題”。
變數(shù)中尋求破解
極端天氣帶來的“痛”，必須治。
如何治？電力系統(tǒng)能否“未卜先知”，更坦然面對？電網(wǎng)需多么堅固，才能對沖氣候風(fēng)險？
今年8月9日，中國氣象局與國家電網(wǎng)有限公司在京簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，共同推動“氣象+電力”深度融合，發(fā)揮氣象在新型電力系統(tǒng)建設(shè)與運行中的支撐保障作用。
“幾十年來，我們這個行業(yè)都是‘看天吃飯’，如今正在轉(zhuǎn)向‘知天而作’。”臺風(fēng)“貝碧嘉”登陸前夕，在國網(wǎng)臺風(fēng)預(yù)警中心工作臺前，國網(wǎng)浙江電科院電力氣象專家王振國與浙江省氣象局首席預(yù)報團隊聯(lián)合辦公，針對特高壓通道、大跨越桿塔的定點精細(xì)化氣象預(yù)報向浙江各市發(fā)布預(yù)警報告，指導(dǎo)預(yù)防措施制定。
2016年起，國家電網(wǎng)有限公司建立覆冰、山火、雷電、舞動、臺風(fēng)和地質(zhì)災(zāi)害六大監(jiān)測預(yù)警中心，防范提前至災(zāi)害來臨前。
過去，氣象部門預(yù)警信息面向社會公眾，集中關(guān)注城市等人口密集區(qū)域。而電網(wǎng)設(shè)備多位于高山峻嶺間等微地形區(qū)域，常規(guī)的臺風(fēng)預(yù)報難以滿足電力生產(chǎn)運維實際需要。國網(wǎng)臺風(fēng)預(yù)警中心將氣象、地形地貌、電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、專家經(jīng)驗、電網(wǎng)歷史臺風(fēng)災(zāi)害等數(shù)據(jù)融合應(yīng)用于臺風(fēng)災(zāi)害預(yù)測過程，將臺風(fēng)氣象預(yù)測空間分辨率從3千米范圍提升至1千米，為電網(wǎng)“量身定制”臺風(fēng)預(yù)報。
數(shù)據(jù)顯示，在歷次臺風(fēng)災(zāi)害過程中，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心對發(fā)生臺風(fēng)故障跳閘線路的預(yù)測準(zhǔn)確率提高超70%。在前期精準(zhǔn)預(yù)測下，受影響地區(qū)作出有效抗擊臺風(fēng)預(yù)案和充足物資準(zhǔn)備，將災(zāi)害損失降到最低。
今年7月23日，國網(wǎng)浙江省電力有限公司生產(chǎn)管控中心、浙江電力氣象中心在國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心的基礎(chǔ)上進一步建強。“除了防災(zāi)減災(zāi)，電力氣象服務(wù)體系的進一步完善，還能有效支撐新能源功率預(yù)測，輔助電力電量平衡調(diào)度。”王振國說。
2024年初，中國氣象局《能源氣象服務(wù)行動計劃（2024~2027年）》還明確，到2027年，基本建成適應(yīng)需求、技術(shù)先進、機制完善的能源氣象服務(wù)體系，精準(zhǔn)服務(wù)電力運行，建立預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，為能源生產(chǎn)、供給、消費和安全提供全鏈條高質(zhì)量氣象服務(wù)。
打鐵還需自身硬。
地處東南沿海的浙江，4300多座海島星羅棋布，全省受臺風(fēng)暴潮影響岸線長達(dá)6600千米，居全國之首。1949年至2023年，超50個臺風(fēng)“光臨”此地。
浙江電力設(shè)備部相關(guān)負(fù)責(zé)人接受采訪時說，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需更加重視氣候變化“新常態(tài)”，備受臺風(fēng)“青睞”的浙江，尤其需要一張“不怕臺風(fēng)的電網(wǎng)”。
由點及面，近年來，浙江應(yīng)用“防臺風(fēng)抗災(zāi)電網(wǎng)”體系評價平臺，通過47個評價指數(shù)對沿海城市供電網(wǎng)格進行“診斷”，針對城市電網(wǎng)開展查漏補缺。在各地靠海和“風(fēng)口”地帶，完成3000余基老舊薄弱和風(fēng)偏桿塔改造，全密封、全絕緣、防洪型設(shè)備覆蓋到位，持續(xù)建強電網(wǎng)本質(zhì)安全。
當(dāng)電網(wǎng)足夠強大，是否可以抵御一切？“超強臺風(fēng)不常來，登陸地點‘捉摸不定’，按照抗超強臺風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)全面升級電網(wǎng)并不現(xiàn)實。”王振國表示，防災(zāi)減災(zāi)是一項系統(tǒng)性工程。
數(shù)年間，浙江災(zāi)后“修復(fù)模式”也在持續(xù)“上新”，從網(wǎng)格化搶修到電子沙盤助力快速決策，從無人機災(zāi)后巡線到結(jié)合衛(wèi)星通信構(gòu)建“空天地一體化”應(yīng)急作戰(zhàn)鏈，從電力災(zāi)害恢復(fù)指數(shù)為搶修指揮提供決策依據(jù)到基于北斗技術(shù)的平戰(zhàn)一體智慧搶修平臺，搶修更智慧，應(yīng)對愈從容。
“防災(zāi)減災(zāi)也有蝴蝶效應(yīng)。”王振國說，一個小小的措施，很難說起初會起多大作用，但一定會帶來意想不到的變化。（作者單位：國網(wǎng)浙江省電力有限公司）
責(zé)任編輯：沈馨蕊
