2月中旬,美國得克薩斯州經歷了百年一遇的寒潮,最低氣溫比常年同期平均溫度低10至20攝氏度,當地電網在2月15日至19日面臨歷史上最為嚴重的電力供應危機,出現大面積、長時間停限電,影響400多萬家庭。
兩個多月前,我國浙江、湖南、江西等地也出現了極寒天氣導致停限電的情況;2020年8月,美國加利福尼亞州因極端高溫天氣,氣溫比正常水平高10至20攝氏度,數十萬居民遭遇分區輪流限電;更早的2008年,我國南方雨雪冰凍天氣曾導致多省區市停電。
世界氣象組織秘書長Petteri Taalas稱,2020到2030年,更多極端天氣在等著我們。極端天氣頻發,我們的電力系統能擔得起保障電力供應的重任嗎?
答案是肯定的。但這有賴于政府的頂層設計,企業、用戶、全社會的配合,以及科技界的努力。
首先要提升認識高度,將電力系統置于能源供應大系統中思考其安全問題,精細化權衡供電安全成本與效益。
新一代能源供應大系統既多元,又呈現出日益緊密的“互聯、互通、互保”局面:終端用戶既需要電力,也需要熱力、天然氣等;電力更多來自風電和太陽能光伏發電,但火電是堅強后盾;火電企業依靠煤炭,未來將更多依賴管道或液化天然氣;天然氣、熱力的生產過程中需要電力。因此,我們要用新型能源綜合安全分析工具,科學研判地區能源安全運行可靠性,在能源品種互聯互通約束能流的基礎上,對能源綜合冗余備用狀況和韌性指數進行分析。
美國得州停限電并非是可再生能源不可靠導致的,極端天氣下電力供應不足,不應過多抱怨風電出力的不足和太陽落山時光伏出力的快速下滑,因為在年度、月度和日前電力計劃的電力電量平衡分析中,這些因素都已考慮到。問題往往出現在外部環境變化后,煤炭和天然氣輸送受阻、火電機組停運、電網覆冰倒塔等。
因此,在科學的系統可靠的評估基礎上,要做好綜合能源系統協同規劃,綜合考慮各能流運行特征,分用戶(傳統用戶分級)、分時段(平常時段和關鍵時段,例如冬奧會等)、分場景(極寒或極熱)權衡供電安全和成本,從根子上規避“意外”。
其次是提升治理能力,重視用戶主觀能動性的調動,“重發輕供不管用”的情況須得到改善。
一要挖掘需求側資源靈活調度潛力。江蘇、冀北等地實踐表明,用戶負荷至少有5%~10%的調節能力,若將明確的動態激勵信號直接傳導給終端用戶,需求側負荷調節能力可進一步提升。隨著5G、電動汽車、港口岸電、數據中心等行業發展,新一代電力系統需求側將出現多個新型高載能行業,這些行業普遍具有靈活調節潛力。
二要根據時代的變化,更新極端情況下的停限電策略。我國許多地方仍是依據2011年版本的《電力需求側管理辦法》制定的用電實施細則,主要采取的仍是行政措施,基于經濟手段的需求響應尚未提上議事日程。
三要加強事故演練。電力企業要按要求制定應急預案,建立與政府、媒體和社會公眾的應急協調聯動機制,從省級下沉到市縣級,定期組織開展大面積停電應急聯合演練。
最后要加快技術創新,構建有效抵御極端天氣的新一代電力系統。近年來,我國電力系統不斷優化電源結構和電網格局,提升各電壓等級電網的協調性,加強電網間互濟能力,確保電力系統安全穩定運行和電力可靠供應,總體保障了經濟社會的可持續發展。面臨極端天氣頻發、分布式能源就地接入、高比例規?;稍偕茉床⒕W和高度電力電子化帶來的穩定運行挑戰,不能簡單化地以打造堅強統一電網來應對,否則成本高、效果差。
基于可再生能源和清潔能源,構建集中式與分布式電源結合,骨干電網與局域網和微網結合,源網荷儲互動、靈活柔性、安全可控的新一代電力系統,是發展的必然趨勢,必須加大技術創新,落地工程實踐。新一代電力系統中要特別注意考慮物理儲能、化學儲能、先進儲熱(冷)、先進儲氫等多個技術路線,推動分散式儲能與抽水蓄能等集中式儲能協同發展。