积极应对极端高温天气对电力系统的影响

来源：中国电力报 时间：2024-09-10 16:24

积极应对极端高温天气对电力系统的影响

刘沁莹　王宏

　　近年来，全球持续高温、干旱等极端天气事件频发，其强度不断增加，造成的影响不断加剧。国际能源署发布的《电力年中更新》报告指出，2024年上半年全球多地遭受强烈的热浪侵袭，导致电力需求大幅增加，电网安全稳定供电面临巨大压力。

　　影响现状

　　负荷屡创新高。欧盟气候监测机构近日发布公报称，截至今年6月，全球平均气温已连续12个月比工业化前（1850~1900年）高出1.5摄氏度，达到了16.66摄氏度，创下同期最高气温纪录。全球范围内的极端高温天气使得冷却用电需求激增，一旦导致系统运行条件超过电力系统设计标准和运行边界，将对电力安全供应造成巨大冲击。美国得克萨斯州（77吉瓦）、墨西哥（50吉瓦）、巴基斯坦（25吉瓦）、印度（250吉瓦）等国家和地区纷纷创下新的负荷峰值纪录。我国同样遭受高温天气影响，今年以来除内蒙古东北部、东北地区中部和北部气温接近常年同期外，全国大部地区气温偏高，广东（149吉瓦）、福建（52.75吉瓦）等地用电负荷屡创新高，全国范围内最高负荷同比增长超过100吉瓦，其中降温负荷规模占最大负荷比例达到30%~40%。

　　电力供应紧张。国际能源署去年7月发布的《全球电力市场更新报告：2023—2024年展望》显示，全球水电年容量系数已从1990~2016年的平均38%降至2020~2022年的平均36%，这意味着全球水电每年少输出约240太瓦时的电能，使得一些国家的电力供应面临巨大挑战：受干旱天气影响，赞比亚大部分水电站的发电量大幅下降，电力供应短缺现象时常发生（赞比亚85%的电力供应依靠水力发电），最严重时该国日均停电时间保持在12小时以上。日本电网用电量也因高温天气快速增加，且部分发电机组出现计划外检修，电力供应极度紧张。8月7日，巴西由于高温干旱关闭了其国内最大的两座水电厂，并加大从阿根廷和乌拉圭等国的电力进口量，巴西国家水务局预计这一不利情况还将持续到今年11月。而在高温干旱天气下，不仅水力发电量明显减少，同时用于冷却核反应堆的河流水位降低、温度升高，也将使得核电生产受限。在我国，高温天气也导致了今年全国水力绝对发电量同比下降34.9%，其中水电大省四川、云南、贵州5月水电发电量同比降幅分别为24.4%、41.9%和62.6%。以2022年为例，极端高温干旱天气曾使得长江流域的水库群均受到了较大影响，电力结构中水电占比较大的四川省一度出现拉闸限电情况。

　　故障事故频发。受高温强风天气影响，美国、加拿大、希腊、土耳其、意大利等国频繁遭遇山火侵袭，多处火势失控。山火燃烧时有大量高电导率的电子和离子被释放，导致空间电荷量持续增加，加剧电场畸变，降低绝缘性能，容易导致故障跳闸。7月24日，美国加利福尼亚州“帕克”山火的过火面积约1739平方千米，至今仍有6%火势还未控制住，火情区域和周边输电线路大范围故障，造成了严重的停电事故。同时，极端高温天气对电力设备的结构、绝缘、散热等方面提出了更高的要求。以太阳能电池板为例，环境温度升高时，光伏逆变器满功率运行状态下的温度上升将加快。如果此时逆变器的散热性能不佳，则容易使得元器件的热量持续在腔体内部汇集。当元器件温升超过一定阈值时，一方面可能直接导致逆变器停止工作，另一方面也会使得元器件加速老化，工作效率降低，发电功率减小。

　　应对建议

　　完善电力需求保障措施，激发需求响应作用。今年以来，我国电力供需形势呈现总体紧平衡态势。短期来看，当前正处于迎峰度夏收尾时期，我国四川、湖北、重庆等地气温、负荷居高不下，应以强统筹、保安全、保供电、保民生为重点，制定极限状态下的应急保供方案，充分发挥火电、水电、抽水蓄能顶峰调节作用，保障极端天气下关键基础设施负载供电可靠性。长期来看，要进一步加大电力需求侧管理，推动“源随荷动”向“源荷互动”转变，合理引导电力消费，通过错峰避峰用电、自建储能等措施全力保障生产，结合供需两侧特点以及用户对电价的敏感特性，建立价格型需求响应方案动态调整机制，及时更新分时电价和尖峰电价的执行范围、峰谷价差和时段划分标准，运用市场化机制充分调动需求侧资源参与削峰填谷、调节电力供需。

　　协调推进多能互补和源网荷储全面协同。极端高温天气下，部分地区严重缺电，反映出了电力系统能源结构单一、电力供需时空错配等问题。建议：一是全力保障煤炭稳定供应，发挥好煤电兜底保供作用；二是充分重视电力气象预报技术，提高需求预测精度，充分评估现有设备的可靠性和在极端条件下的真实可用容量，合理制定能源供应方案；三是推动多种类型电源加快建设，强化跨区跨省协同互济，充分挖掘各类可调节资源潜力；四是持续优化调整电力供应结构，发挥多种电源发电的特性互补优势，在国家层面明确分省新能源规划目标，引导各地合理优化装机规模、布局和时序，实现各专项规划、国家和各省规划间横向协同、上下衔接。

　　提高极端天气下设备保障能力，增强电网本质安全属性。极端高温天气使得电力设备的耐热性和稳定性面临严峻考验，建议：一是部署完善的电力设备风险监视与预警防控系统，加强对实时设备运行状态的监视分析，利用物联网、大数据等技术，实现光伏发电系统的智能化管理，结合气象趋势预测设备极限边界，及时调整运行方式和设备改造计划，提升极端高温天气下设备正常运行安全裕度；二是在大容量电源厂站和重要输电线路推广应用耐高温、耐老化材料，结合大规模设备更新加快推动电力设施耐高温改造，降低极端高温天气对发电量和送电量的影响；三是加大对应急设备的储备力度，确保极端情况下及时开展抢修和恢复工作，提高应对极端气候的极限生存能力，最大限度降低局部故障对大电网安全稳定运行产生的影响。（作者单位：南方电网科学研究院有限责任公司）

责任编辑：余璇