应对气候变化的配电网弹性提升策略研究

应对气候变化的配电网弹性提升策略研究

——以新疆地区为例

近年来，新疆极端天气频繁出现，对电力系统的经济运行和安全保障构成严重威胁，配电网更是成为极端天气下电力系统故障的“高发地”。当前，新疆正加快推进新型电力系统建设，对气候变化的“新常态”和极端事件的“新变量”应予以高度关注。受城乡网架结构水平参差不齐、部分设备设施老旧、县域供电能力存在差异等相关因素的制约，配电网应对气候变化的弹性能力问题愈发突出。本文研究剖析新疆气候变化趋势，重点分析其对配电网的影响，并从设备设施、网架结构、技术标准、应急保障等层面提出配电网应对气候变化、增强弹性的相关建议及措施。

（文章来源 微信公众号：中能传媒研究院 作者：国网新疆电力有限公司经济技术研究院 王金龙  田寿涛  翟旭京  陈伟伟  吕盼）

一、气候变化趋势

近60年来，影响天气气候事件的强度和频次变化明显。新疆区域平均气温显著上升，升温速率为0.3摄氏度/10年；年降水量和降水日数均有增加趋势，分别为10.1毫米/10年、1.06天/10年；暴雨、暴雪量增加趋势显著，分别为1.82毫米/10年、0.47毫米/10年；大风日数、沙尘暴和寒潮天气均明显减少，减少速率为3.8天/10年、1.5天/10年、0.28次/10年；干旱日数也阶梯状减少，减少速率为7.53天/10年；高温日数呈显著增加趋势，增加速率为0.76天/10年。

未来40年，气候暖湿化特征明显，极端事件变化更加显著。年平均气温升高1.3～2.1摄氏度，降水量增加6%～10%，未来高温热浪事件将增加、极寒事件将减少；大风、沙尘暴的发生频率在冬季减少、春季增加，活跃期时间逐步前移，干旱事件强度逐步增强，如今年2月初发生的南疆沙尘暴天气，早于常年1～2个月，西北部干燥程度将更加剧烈，而东南部干燥程度将有所缓解。

二、气候变化对配电网的影响分析

新疆地域辽阔，电网布局广泛，作为国内最大的省级电网之一，其电网跨区复杂，气候条件多样，配电网运行条件各异，气候变化（尤其是极端天气）对配电网的安全和可靠性带来严峻挑战，提升配电网防灾抗灾能力尤为必要且十分紧迫。

一是沙尘天气已进入新的活跃周期，配网多发性故障问题突出。新疆是沙尘暴发生频率较高地区，春秋两季是沙尘天气多发季节，沙尘天气带来的沙尘颗粒在架空线路绝缘子表面迅速沉积，使其灰密、盐密增加，绝缘子污闪概率骤增，并导致架空线路污闪跳闸故障概率快速攀升；沙尘天气过境电网所在区域同时出现空气相对湿度迅速上升的潮湿天气（如大雾、融雪等），架空线路污闪跳闸故障概率将会在短时间大幅度增加，极易在电网局部地区引起架空线路污闪跳闸故障。

二是局部地区寒冷强度有所增强，配电网结构承载能力趋近临界。近年来新疆整体气温呈现偏暖，暖冷急转愈加剧烈，塔城、伊犁、博州等部分区域极端冷事件发生频繁且强度增大。在寒冬季节常出现覆冰过重现象，荷载超过线路或杆塔的设计标准时，部分塔杆会出现满应力临界受力状态，发生杆塔变形甚至断杆。导地线覆冰后产生的应力超出导地线固有的破断能力，造成导地线发生断线等等，此外线路通道旁的高大树木可能在冰雪的重压下倒向线路，造成配网线路跳闸或是拉脱导线等。

三是气候变暖下高温已成为新常态，配电网安全可靠考验持续加剧。新疆地区配电线路呈现出点多、面广的显著特征。长期暴露于高温环境之下，使得电气设备的使用寿命受到极大影响。根据新疆历史气象规律，预计度夏气温每升高5摄氏度，运行容量的峰值损失将会增加7%～8%，导致输电效率大幅降低；高温（极热）引起的降温负荷骤增，将进一步加重配变容量的过载风险。尤其在夏季，高温热浪持续侵袭，易导致设备性能下降、效率降低，严重时甚至会对设备造成损坏。

四是大风整体呈现减少趋势，基础设施间接受损问题逐步显现。近年来，新疆区域平均年大风日数显著减少，这一变化促使局部气候和环境条件发生转变，冷暖空气运动趋缓。特别是在山区与平原分布广泛的北疆地区，冬季冷热气流交汇区域以及微地形微气象区域的空气流通性降低明显，进而增加电力线路覆冰的风险。同时，沙尘等颗粒物更易在电力设备周围堆积，致使设施腐蚀、散热不良等问题更为凸显，甚至可能进入设备内部，损坏关键部件，需加强对电力基础设施的监测与维护。

三、应对气候变化的配电网弹性提升措施

为积极有效地应对气候变化带来的诸多挑战，切实提升配电网的安全和可靠性已成为当务之急，亟需从设备设施、网架结构、技术标准、应急保障等方面不断挖掘配电网应对气候变化的适应能力。

一是因地制宜统筹谋划配电网规划布局，加快网架结构优化升级。加强配电网综合防灾专项规划与县域总体规划的统筹衔接，适度超前规划建设配电网，加强县域电网与主网协同，逐步消除高压配电网单辐射线路多级串供、单线站单电源等问题，全面提升配电网应对气候变化承载力和灵活性。在补强灾害易发地区网架结构和设备防护水平的基础上，适当提高设防标准、强化网架建设，全面提升配电网抵御自然灾害能力。

二是扎实推进关键节点装置设备迭代升级，强化自愈型电网建设。聚焦气候变化敏感区、气象事件多发区，系统性开展配电网设备状态评估和风险研判，针对性开展配电网设备更新和技术改造。加强配电网设备分级管理，做好重要、重点设备差异化运维管控。以科技驱动、数字赋能为手段，合理配置监测终端，加强设备状态监测分析，拓展配电网灾害智能感知技术应用，提升配电网运行效率和抗灾自愈能力。

三是差异化提升配电网设防标准，强化配电网综合防灾抗灾能力。根据风、雪、冰冻、地震、山火灾害特性，滚动修订完善风区、冰区、雷区、污区、鸟害等区域分布图，差异化提高微地形、微气象区域配电网规划设计和灾害防控标准，增强防范应对自然灾害的能力。根据灾害类型，合理提高核心区域和重要用户的相关线路、变电站建设标准，提升极端状态下重点地区、重点部位、重要用户的电力供应保障能力。

四是强化电力防灾和应急保障能力建设，提升气候变化适应能力。充分考虑气候变化对电力负荷、电网设施影响，及时就各种可能的气候灾害进行模拟演练，针对性制定电网运行策略。重点针对高温、冰冻、强风等极端天气事件，系统性开展气候变化对配电网的危险性、脆弱性诊断分析和风险评估，加强极端天气事件下电力系统应急调度，强化电力设备监测和巡视维护。强化隐患分类分级管理及全过程闭环管控，推进突出问题排查整治及项目储备，着力缓解电网设备抵御恶劣天气能力不足问题。

四、相关建议

一是加快配电网设备更新和技术改造，提升电网弹性强度。重点针对气候变化下极端天气多发区域，全面梳理摸排在运配电设备情况，分类分项评估风险等级水平，差异化制定配电设备更新和技术改造整体工作方案，明确设备更新改造技术路线、实施路径、里程碑计划和实施周期，积极争取央地政策资金倾斜，有序实施配电网防灾抗灾能力提升项目，简化配电网复杂接线、无效联络和过渡联络，优化电网设施布局，打造坚强灵活电网网架。

二是做好防灾减灾差异化规划建设，完善综合防灾策略。根据设备设施所属灾害区域以及运营工况等情况，进行精细化灾害风险评估，制定差异化建设规划，增加特殊气候专项篇章，明确各区域的防灾减灾措施和优先级。针对历年受灾特征，细化灾害分布区域，进行防灾差异化设计；针对设备受天气变化影响频繁停电问题，制定差异化防灾治理措施，统筹调度运行业务需求，根据预警等级制定抢修方案、组织实施。

三是完善电网自然灾害设防标准，探索应用抗灾新技术。根据历史年份遭受大风、沙尘、冰雪等灾害情况，以及位于自然灾害易发区、气候条件恶劣地区和设施维护困难地区的电力设备情况，适当提高设防标准，提高供电可靠性，同时加强新型防冰雪、防污闪涂料和新型导地线、绝缘材料等抗灾新技术、新产品的研究开发和推广应用。