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

附圖：到2030年，通過(guò)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(gè)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(guó)家聯(lián)盟;其他低碳能源(包括地?zé)帷⒓刑?yáng)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(zhǎng)級(jí)會(huì)議上，幾位高級(jí)決策者指出了影響各自國(guó)家獨(dú)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(lái)說(shuō)，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(shuō)，不可能“同時(shí)”確?？煽啃浴⒖韶?fù)擔(dān)性和可持續(xù)性“三為一體”。

正如國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)總干事法提赫•比羅爾(Fatih Birol)在會(huì)議開(kāi)幕式上說(shuō)的，這個(gè)問(wèn)題是該機(jī)構(gòu)的“頭等大事”。盡管這個(gè)總部設(shè)在巴黎的政府間組織是在1973年石油危機(jī)后成立的，目的是確保全球石油安全，幾十年來(lái)，它的使命已擴(kuò)大到天然氣安全。但部長(zhǎng)們最近要求IEA “密切關(guān)注電力安全問(wèn)題”。因?yàn)殡娏ΡM管只占當(dāng)今全球能源消耗的五分之一，但Birol說(shuō)，“正如新冠病毒危機(jī)‘突顯’的那樣，電力對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)以及降低全球排放至關(guān)重要。” 與此同時(shí)，電力不僅在未來(lái)能源系統(tǒng)中發(fā)揮作用，而且還要在供暖、制冷、運(yùn)輸以及通信、金融和醫(yī)療等許多數(shù)字集成部門(mén)發(fā)揮更大的作用。

根據(jù)IEA對(duì)可持續(xù)發(fā)展前景的樂(lè)觀預(yù)測(cè)，到2040年，電力將超過(guò)石油，成為世界上最大的能源資源。許多國(guó)家，特別是那些屬于經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)框架內(nèi)的國(guó)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(duì)簡(jiǎn)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(guò)去一個(gè)世紀(jì)占主導(dǎo)地位的電力安全模式發(fā)生根本性變化。Birol說(shuō)，政府和公用事業(yè)公司必須認(rèn)識(shí)到這些對(duì)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(chǎng)設(shè)計(jì)。他說(shuō)，這種方法必須是廣泛的，而且要整合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政治各個(gè)層面。

為了讓大家明白這一點(diǎn)，IEA 10月27日發(fā)布“首開(kāi)先河”的報(bào)告[2]。在全球電力系統(tǒng)發(fā)生各種劇烈變化的背景下，對(duì)可靠性威脅進(jìn)行了調(diào)查。尤其值得注意的是IEA對(duì)其所謂“電力安全”的精確定義，即“電力系統(tǒng)通過(guò)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(shuō)，該定義包含另外三個(gè)關(guān)鍵因素:充足性，即“電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，隨時(shí)滿足一個(gè)地區(qū)總電力需求的能力”;運(yùn)行安全，即“電力系統(tǒng)在發(fā)生任何類(lèi)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(chēng)“系統(tǒng)及其組成部分吸收、適應(yīng)短期沖擊和長(zhǎng)期變化并從中恢復(fù)的能力”。

在這個(gè)報(bào)告中，IEA強(qiáng)調(diào)三種類(lèi)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(guò)載不斷增加而崩潰時(shí)的“級(jí)聯(lián)”停電或“黑”系統(tǒng)事件。“這類(lèi)事件，大多是由于設(shè)備故障和同時(shí)發(fā)生的意外事件，很少與發(fā)電裝機(jī)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(qiáng)烈風(fēng)暴和存在有缺陷的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)造成的停電。更常見(jiàn)的情況是，當(dāng)預(yù)計(jì)電力供應(yīng)短缺時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)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(fù)荷事件就是個(gè)突出的例子。最后，某些國(guó)家由于供應(yīng)和需求嚴(yán)重不足，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者不得不有計(jì)劃地限制電力供應(yīng)，遭受長(zhǎng)時(shí)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(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)影響的“警世恒言”。

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)特別指出威脅電力安全的五種“新興”的風(fēng)險(xiǎn)。

供應(yīng)格局不斷變化

因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源比火力越來(lái)越便宜，它們正充斥全球市場(chǎng)。但因與用電需求不同步，不會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)慣性，它們的增長(zhǎng)將要求系統(tǒng)具有相當(dāng)大的靈活性(見(jiàn)上附圖)，以及更詳細(xì)的輸出預(yù)測(cè)。為增加應(yīng)對(duì)實(shí)際供應(yīng)中斷和燃料價(jià)格波動(dòng)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(yùn)營(yíng)商仍需要增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知能力。

為了確保對(duì)所有因素進(jìn)行評(píng)估，IEA敦促各國(guó)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(qiáng)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(duì)不同的供需資源進(jìn)行綜合規(guī)劃;以及電力部門(mén)和其他部門(mén)之間的綜合規(guī)劃。

至關(guān)重要的是對(duì)未來(lái)系統(tǒng)安全的投資

IEA表示，盡管近年來(lái)風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏設(shè)備的裝機(jī)增量令人印象深刻，但電力部門(mén)總體支出“所需的資金，似乎不足以應(yīng)對(duì)即將到來(lái)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(chǔ)能的投資也出現(xiàn)了“持平”。IEA說(shuō)，“這些趨勢(shì)，顯然與可持續(xù)又具有復(fù)原力的電力系統(tǒng)的未來(lái)需求不符。”“面對(duì)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(chǔ)能資源)上更多、更及時(shí)的投資，以確保電力系統(tǒng)在任何時(shí)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(xiǎn)聯(lián)系

隨著煤炭、褐煤和核能逐步退出，更多的國(guó)家開(kāi)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(chēng)，“這就有必要評(píng)估天然氣系統(tǒng)的供應(yīng)能力，尤其是考慮到國(guó)內(nèi)產(chǎn)量下降和可能關(guān)閉的天然氣儲(chǔ)存場(chǎng)所之際。”

網(wǎng)絡(luò)安全一直是關(guān)注的焦點(diǎn)

IEA贊揚(yáng)數(shù)字化在提高電廠效率、節(jié)約成本、縮短停電時(shí)間以及調(diào)動(dòng)一系列終端設(shè)備，滿足電力部門(mén)需求方面的能力。報(bào)告稱(chēng)，“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(jìn)更高比例地整合可變的可再生能源。” 然而它警告說(shuō)，互聯(lián)設(shè)備和分布式能源的增長(zhǎng)，也“擴(kuò)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(lái)，這類(lèi)事件急劇增加。然而據(jù)稱(chēng)，盡管在全球價(jià)值鏈中應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的努力不斷強(qiáng)化，各國(guó)政府正在實(shí)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(lái)越大

IEA說(shuō)，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(qiáng)烈的極端天氣事件，“對(duì)電力安全有重大影響”。對(duì)于發(fā)電來(lái)說(shuō)，氣候變化的影響會(huì)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?yè)p壞。與此同時(shí)，氣候變化最不確定的影響，可能是它對(duì)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(shuō)，到目前為止，盡管有幾個(gè)國(guó)家認(rèn)識(shí)到這些風(fēng)險(xiǎn)，但I(xiàn)EA只有17個(gè)成員國(guó)將具體的電力安全行動(dòng)納入國(guó)家適應(yīng)戰(zhàn)略，包括強(qiáng)健、靈活和恢復(fù)這三個(gè)關(guān)鍵方面。其中，只有6項(xiàng)行動(dòng)覆蓋了整個(gè)價(jià)值鏈。

為了管理所有這些風(fēng)險(xiǎn)，IEA敦促各國(guó)識(shí)別并努力管理和減輕風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)測(cè)進(jìn)展。同樣重要的是，應(yīng)對(duì)和恢復(fù)供應(yīng)中斷的各種計(jì)劃。報(bào)告稱(chēng)，要實(shí)現(xiàn)這些壯舉，最好的辦法或許是在整個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)建立明確的責(zé)任、激勵(lì)機(jī)制和各項(xiàng)規(guī)則。

電力專(zhuān)業(yè)人員或許要仔細(xì)研讀IEA的這個(gè)報(bào)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