锻造韧性——电力系统如何扛住极南宫28官网- 南宫28官方网站- APP下载端天气“大考”
2025-08-13南宫28官网,南宫28官方网站,南宫28APP下载
随着电力系统的发展,极端天气“常态化”的趋势使得电力系统安全风险剧增。中国电力科学研究院新能源研究所电力气象预测预报技术研究室主任王勃告诉记者,在电源侧,风速、辐照度、沙尘、降水等气象要素的演变直接关乎可再生能源发电功率;电网侧,暴雨洪涝、雨雪冰冻、强对流、台风等灾害直接影响了电网设备安全运行和电力可靠供应。在新能源占比大幅提升背景下,寒潮、沙尘、覆冰、覆雪等灾害会进一步加大新能源出力预测极大偏差,系统电力电量平衡难度加大。同时,交直流混联电网灾害耐受性降低,极端暴雨洪涝、大范围雨雪冰冻等灾害会造成局部电网设备故障停运,影响社会生产和居民用电。
随着全球气候变化的加剧,副热带高压北抬导致的地表加剧升温成为我国北方地区出现持续性极端高温事件的原因。华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室的曹辰、王增平分析认为,在极端高温事件期间,电力供需失衡是新型电力系统面临的主要挑战。一方面,极端高温天气下,居民空调制冷需求激增,使得工业用电中的降温和高耗能设备的运行负荷显著上升;另一方面,“无风”天气使得风电出力水平大幅下降,限制了风电的电力供应水平和调峰能力。随着高温事件持续时间的延长,区域性电网在供电保障方面承受了不断累积的双重压力。
比高温更令人感到不适的是高温高湿的天气。“出门就是‘牛舔头’一样的天气。”“我到底是在北京还是广州?”很多人发现,今年我国北方部分地区的夏天越来越南方化了,“蒸笼天”出现得也比往年提早了不少。高温高湿天气易激发空气的强对流运动,强对流则会带来更激烈的极端暴雨天气。相较于沿海地区的台风灾害,内陆地区电网设备可靠性更容易受到暴雨内涝灾害的影响。2021年7月20日,河南省郑州市突发特大暴雨,1小时降雨量达201.9毫米,突破我国内陆历史降雨极值,造成1854条10千伏及以上输电线日才恢复全面供电。
气候风险既包含暴雨、干旱、热浪、飓风或台风等短时的极端天气事件,也包括如全球变暖、海平面上升、降水模式改变等长期的气候演化趋势。如果说极端天气带来的是“急性冲击”,常态气候变化则是通过缓慢而持续的方式重塑电力系统。华北电力大学教授袁家海认为,长期的气候演化改变了气候模式继而影响电力资源特性。如今,气候变化对电力系统的影响已不局限于某个单一环节,而是全面影响新型电力系统源网荷储各子系统、发输配用各个环节。
国家能源局公布的最新数据显示,目前,我国光伏总装机规模已突破10亿千瓦,新能源装机规模已达16.5亿千瓦,占全国电源总装机的比重达到46%。尽管2025年国家能源局启动分布式项目绿证全覆盖,并将各省可再生能源消纳权重纳入约束性考核,随着风电、光伏等“看天吃饭”的新能源成为我国电源装机主体,新能源发电与气候之间的关联日益增强,电力系统发展仍正从“确定性计划”转向“对不确定性管理”。全球新能源占比最高的几大区域正在用现实情况和真实数据回答同一个问题:当具有明显的间歇性、随机性和波动性的新能源大规模、高比例并网后,气候变化会将电力系统发展推向何处?
在发电侧,新型电力系统最大的挑战在于如何在提升气候适应能力的同时,增强新能源可靠性,确保电力系统的充裕性、稳定性和安全性。气温整体升高与降水格局的变化使得水电发电量减少,此前,国际能源署报告显示,全球水电年容量系数已从1990年至2016年的平均38%降至2020年至2022年的平均36%,这意味着全球水电每年少输出约240太瓦时电力。同时,火电和核电也因冷却系统面临水资源短缺和高温散热困难等问题而效率下降,甚至面临可用性受限的问题。新能源发电同样面临挑战,业内专家表示,在持续高温天气下,光伏组件功率输出呈负温度系数关系,温度越高,输出功率越低。此外,风力涡轮机的工作效率与风速密切相关,当台风、飓风天气状况下风速过高,超过涡轮机设计的最大值时,可能会对风机叶片和支撑塔造成不可逆的损伤。因此,新能源电源规划不光要考虑资源禀赋,还要考虑气候变化的趋势,国网冀北电力有限公司的专家向记者介绍,风电场定容选址需要考虑未来风速衰减,光伏电站定容选址需考虑全球气温上升,火电等常规电源规划将从“稳定基荷”转向“灵活调峰+应急备用”,用以配合新能源出力的季节性波动。
在电网侧,极端天气“常态化”和长期气候变化使得电网运行风险增加,规划难度加大。极端天气“常态化”大大增加了输电线路、变电站等电网设施的运行风险,或导致线路断裂、设备故障等问题,影响电网的安全稳定运行。据袁家海教授团队测算,导线米,对地安全距离缩小,线%;同时,因水风光外送通道与负荷中心出现空间错配,亟需新建或增容跨省跨区通道,并引入动态增容、柔性直流等新技术,以维持输电能力与安全裕度。为此,国家电网有限公司在±800千伏锦苏线试点“动态增容+实时弧垂监测”,利用光纤复合架空地线回传温度、张力数据,实时计算载流量,极端高温下线%。
在储能侧,长时储能开始与气候“耦合”,储能技术在应对气候变化中的作用日益重要。然而,受到气候变化影响,储能系统也面临诸多挑战,如抽水蓄能因来水减少而库容裕度降低,电化学储能循环寿命受高温影响而产生衰减等问题。随着液流电池、氢能储能、热储能等新型储能技术逐渐走向成熟和规模化应用,以及人工智能、大数据等技术的发展,未来储能技术将朝着多元化、智能化方向发展,与新能源发电系统深度融合,实现能源的高效利用和灵活配置,提高电力系统的稳定性和可靠性。
2022年,国务院印发《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》,提出“气象+”赋能行动,强化电力气象灾害预报预警,做好电网安全运行和电力调度精细化气象服务。中国气象局于2024年2月印发的《能源气象服务行动计划(2024—2027年)》提出,加强能源保供气象服务,助力电力系统稳定运行,加强电力设施安全气象服务和能源储运供应气象服务;开展电力交易气象服务,建立电力交易市场气象服务平台。通过政策引导、跨领域合作以及国际合作,气象领域为电力系统的气候适应性建设提供有力支持。