能源转型中的气候风险及应对之道-北极星火力发电网

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根据世界气象组织（WMO）最新发布的数据，2023年为有记录以来最热的一年。全球平均气温比工业化前水平（1850～1900年）高出1.45摄氏度左右，远超此前最热年份，并进一步逼近《巴黎协定》所设立的1.5摄氏度控温目标。根据预测，未来5年中，至少有一年的全球年平均温度比工业化前水平高出1.5摄氏度的可能性达到80%。

联合国气候变化专门委员会第六次评估报告（IPCC AR6）显示，人类活动引起的气候变化导致全球极端天气气候事件快速增加。今年以来，亚洲、非洲、欧洲、南美洲、北美洲等地频发暴雨洪涝和高温热浪天气，造成严重人员伤亡和财产损失。例如哈萨克斯坦遭遇近80年来最大规模的融雪性洪灾；阿联酋遭遇75年来最强降雨；印度遭遇有记录以来持续时间最长的高温天气，新德里连续多日最高气温超过45摄氏度。今年以来，我国平均气温为1961年以来历史同期次高，全国平均高温日数为1961年以来第三多；6月9日至15日的首次高温过程较早出现，且范围广、极端性强，综合强度为1961年以来历史同期第五强。

从全球范围看，尽管气候变化对于环境的改变也能带来正面影响，但总体上看，负面影响占据主导地位。例如，由于气候变化，部分物种可能向高纬度迁移，而部分生态系统如冰冻圈和北极地区则遭到不可逆的破坏，从而加剧了全球气候变暖。

未来能源系统的气象属性

越发显著

随着全球能源转型的推进，气象与能源电力的关系更加紧密。风力、光照、降雨等天气状况直接决定了风光水等可再生能源发电的出力情况，而台风、大风、强对流、雨雪冰冻等灾害性天气又对能源电力输送和发电设备的安全运行有较大影响。因此，当前气象对电力系统的影响呈现出电力全环节、时间全尺度、地域全覆盖的特征。

从多年尺度看，风光水等资源的年代际变化将影响能源规划和战略布局。从年内尺度看，风光水等资源的季节性波动会带来电力调度、储能和火电等一系列需求变化。从月内和日内尺度看，光伏发电或风电大发时可能并非需求峰值阶段，这会对能源供需平衡产生较大影响。

从能源运行角度看，跨区供电和可再生能源供应与需求的波动性，将带来供需两端的高度不确定性。此外，气候变化还会对配电网产生一系列影响，特别是对基础设施、网络和电力系统较为脆弱的欠发达地区的能源安全稳定供应，带来严峻考验。

未来，在能源—电力—气候系统深度融合背景下，全球气候变化导致极端天气气候事件强发、频发，极端天气气候事件作为“风险倍增器”，将给电力系统的安全稳定运行带来更多挑战。

首先，极端天气气候事件导致风电、光伏发电和水电出力的不确定性显著增加。2021年7月28日，“极热无风”导致东北电网风电出力仅为3.4万千瓦，不足风电装机容量的0.1%；2018年12月至2019年2月，江淮南部、江汉、江南等地日照时数较常年同期偏少50%～80%，单日日照时数小于或等于3小时的天数普遍达55～70天；2022年夏季，受罕见高温干旱天气影响，四川部分主力水电站水库相继见底，水电发电能力断崖式下降50%，造成全省供电支撑能力大幅下跌。

其次，高温、寒潮、风暴、台风、暴雨等极端天气气候事件会降低电网设备性能或直接导致设备损坏，危及电网安全运行。2003年夏天，由于持续高温，负荷飙升，美国东北部地区部分输电线路发生过载跳闸，最终导致“8·14”美国、加拿大大停电，影响近5500万人。2021年1月，受低气压及寒潮影响，日本海沿岸持续出现暴雪天气，太阳能发电出力不足叠加风电大规模停机，导致日本多地停电，影响户数超过4.5万户。2022年2月中下旬，我国南方区域风机发生凝冻，最大凝冻受限容量达到装机容量的42%，部分地区甚至受限超过90%。2019年8月，台风“利奇马”登陆我国后，造成浙江、福建、江苏、上海等地的72座35千伏以上变电站、4823条10千伏及以上线路受损或故障。2021年7月中下旬，河南遭遇强降雨天气，造成全省近1/3供电设施受到影响。

最后，极端天气气候事件的频繁出现，导致部分时段用电量激增，尖峰负荷容量持续增加、单次持续时间短、电量比例小、峰谷差大。

随着城镇化水平及居民电气化水平的提高，空调负荷占最高用电负荷比重大大增加，北京、长三角、珠三角等经济发达地区已经超过40%。度夏和度冬期间，气温对用电负荷的影响越来越显著。2021年1月，南方电网首次连续五日出现冬季日用电负荷与夏季高峰时段相当的局面，多省市同一时段出现负荷峰值，跨区调配、余缺互济、错峰、避峰的可用资源显著下降。2021年1月上旬，受寒潮影响，国家电网公司运营区最高负荷达到了9.6亿千瓦，日用电量达到了201.91亿千瓦时，均创下历史新高。2022年夏季，长时间大范围的高温天气造成全国22个省用电负荷创新高。川渝等地先后出现两次极端高温，导致用电负荷激增，最大负荷比2021年同期增加25%。

根据国家气候中心的最新研判，预计今年夏季（6月至8月）我国气候状况总体偏差，涝重于旱，东部季风区降水总体偏多，区域性和阶段性洪涝灾害明显，极端天气气候事件偏多，局地发生极端性强降水的可能性较大。长江中下游、淮河流域、太湖流域、辽河流域降水较常年同期明显偏多，可能有较重汛情；华北、华东北部和南部、华中南部、华南、新疆等地可能出现阶段性高温热浪；华南、西南地区南部、新疆等地降水偏少，可能出现阶段性气象干旱。夏季登陆我国的台风个数较常年同期偏少，主要影响广东、福建等沿海地区，盛夏可能有较强台风北上影响东北地区，台风活动路径以西行和西北行为主。

国网能源研究院的最新研究显示，预计今年夏季，我国电力供需总体平衡偏紧。局地高峰时段电力供需紧张，电力缺口主要分布于华东、西南电网等区域。遇大范围极端天气时，用电高峰时段电力缺口或将进一步扩大。

亟需共建能源气象服务体系

当前，气象与能源电力呈现深度融合趋势。为更好发挥气象在新型电力系统建设与运行中的支撑保障作用，气象部门和能源电力部门亟需合作共建能源气象服务体系，推动“能源+气象”信息深度融合，保障国家能源转型的顺利进行。

一是增强我国能源气候安全性。将气候变化和极端天气纳入国家能源电力规划，充分考虑气候因素对能源电力安全保供的影响，提高能源电力系统的韧性，加快构建新型电力系统，更好地适应气候变化。建立以国家能源电力主管部门、气象部门和大型能源电力国企为主体的国家能源安全联合“监测—预警—协商—行动”工作机制。

二是提升我国能源安全高效运行保障水平。提高可再生能源的预测精度，延长预测周期，完善调度运行辅助决策功能；完善能源气象服务保障机制和应对极端天气的工作方案，制定分级分类应急保供预案，做好各种极端天气条件下的压力测试；提升跨区域能源互调互济水平，充分发挥“全国一盘棋”的优势，提升重大风险共同应对能力。

三是完善构建适应能源高水平供需互动的天气气候服务体系和极端天气气候事件早期预警系统。天气气候服务需覆盖电源侧、电网侧、负荷侧等全链条全场景，为能源的供给、消费和安全提供高质量体系化气象服务。极端天气气候事件预警系统对于能源供应和需求产生重大影响的极端事件可提前半个月至一个月实现预警。例如，国家气候中心和国网能源研究院正共同组建“迎峰度夏/冬”能源保供气象服务专班，共同制作《迎峰度夏/冬能源保供气象服务专报》，针对高温热浪、暴雨、台风、强对流、少风少光等重大天气过程及能源影响预报进行联合会商，共同绘制新型电力系统气候风险图谱。

四是加强气象部门和能源电力部门的互动及联合技术研发，推动“能源+气象”信息深度融合。通过共享专业知识和技术资源，开展联合技术研发，打通双方在数据—算法—模型—业务等领域的“孤岛”，形成业务闭环，共同解决新型电力系统建设过程中面临的关键科学和技术难题。

（作者分别系国家气候中心主任、国家气候中心高级工程师）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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