中國儲能網(wǎng)訊：世界氣象組織5月28日發(fā)布的報告將2025至2029年全球平均氣溫的預測鎖定在工業(yè)化前水平以上1.2至1.9攝氏度。這一組看似抽象的數(shù)據(jù)，已然勾勒出氣候變化的“新常態(tài)”——這不僅是溫度計上的刻度攀升，更是極端天氣事件從“偶發(fā)”向“頻發(fā)”的轉折，是自然對人類文明體系發(fā)出的持續(xù)警示。
近年來，氣候變化持續(xù)增加極端天氣事件的頻率和強度，高熱無風、極寒冰凍、持續(xù)干旱等極端氣象引發(fā)的電力安全風險事件也給電力系統(tǒng)敲響了警鐘……
以此為鑒，望向更長遠的未來。
在全球氣候變化加劇的背景下，電力系統(tǒng)正面臨雙重考驗：一方面，風、光等波動性新能源高比例接入，放大了極端天氣下的運行風險；另一方面，氣候變化本身作為“新變量”，為其安全穩(wěn)定運行帶來壓力。氣候變化的長期趨勢疊加短期波動，不斷增加電力系統(tǒng)規(guī)劃、運營和應急的復雜性。
壓力之下，能源風險與氣候變化相互耦合，電力系統(tǒng)該如何應對挑戰(zhàn)？
結論也許是——更具韌性。
本期專題，我們回溯典型極端天氣對電力系統(tǒng)的深層影響，剖析其背后的安全邏輯；聚焦新型電力系統(tǒng)適應氣候變遷的關鍵領域，探尋提升災害風險管理的關鍵路徑；試圖回答一個問題：如何以系統(tǒng)性思維構建氣候適應型電力系統(tǒng)，讓能源體系在不確定性中錘煉出真正的“氣候韌性”？——這不僅是技術層面的升級，更是對人與自然關系的再審視，是電力系統(tǒng)對“安全生命線”的新注解。
極端天氣事件，挑戰(zhàn)電力系統(tǒng)韌性極限
7月，一場持續(xù)的極端高溫炙烤著歐洲多國。這場“烤”驗讓希臘首都雅典周邊及克里特島爆發(fā)嚴重野火，德國西北部一些城市的高速公路路面軟化。在西班牙南部地區(qū)，“熱穹頂”效應使地表溫度升至48攝氏度。極端高溫在對人體健康造成影響的同時，也考驗著基礎設施的承載能力。意大利多座城市也因持續(xù)高溫而供電不足，據(jù)當?shù)孛襟w報道，這或許是用電高峰負荷過高或電纜受熱損壞造成的短時停電。
業(yè)內專家認為，當前，極端天氣事件的確有常態(tài)化的趨勢，全球變暖提高了極端天氣發(fā)生的頻率，氣候災害呈現(xiàn)出長期性、突發(fā)性、巨災性和復雜性的新特征。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，極端天氣“常態(tài)化”的趨勢使得電力系統(tǒng)安全風險劇增。中國電力科學研究院新能源研究所電力氣象預測預報技術研究室主任王勃告訴記者，在電源側，風速、輻照度、沙塵、降水等氣象要素的演變直接關乎可再生能源發(fā)電功率；電網(wǎng)側，暴雨洪澇、雨雪冰凍、強對流、臺風等災害直接影響了電網(wǎng)設備安全運行和電力可靠供應。在新能源占比大幅提升背景下，寒潮、沙塵、覆冰、覆雪等災害會進一步加大新能源出力預測極大偏差，系統(tǒng)電力電量平衡難度加大。同時，交直流混聯(lián)電網(wǎng)災害耐受性降低，極端暴雨洪澇、大范圍雨雪冰凍等災害會造成局部電網(wǎng)設備故障停運，影響社會生產(chǎn)和居民用電。
隨著全球氣候變化的加劇，副熱帶高壓北抬導致的地表加劇升溫成為我國北方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性極端高溫事件的原因。華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室的曹辰、王增平分析認為，在極端高溫事件期間，電力供需失衡是新型電力系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)。一方面，極端高溫天氣下，居民空調制冷需求激增，使得工業(yè)用電中的降溫和高耗能設備的運行負荷顯著上升；另一方面，“無風”天氣使得風電出力水平大幅下降，限制了風電的電力供應水平和調峰能力。隨著高溫事件持續(xù)時間的延長，區(qū)域性電網(wǎng)在供電保障方面承受了不斷累積的雙重壓力。
比高溫更令人感到不適的是高溫高濕的天氣?！俺鲩T就是‘牛舔頭’一樣的天氣?！薄拔业降资窃诒本┻€是廣州？”很多人發(fā)現(xiàn)，今年我國北方部分地區(qū)的夏天越來越南方化了，“蒸籠天”出現(xiàn)得也比往年提早了不少。高溫高濕天氣易激發(fā)空氣的強對流運動，強對流則會帶來更激烈的極端暴雨天氣。相較于沿海地區(qū)的臺風災害，內陸地區(qū)電網(wǎng)設備可靠性更容易受到暴雨內澇災害的影響。2021年7月20日，河南省鄭州市突發(fā)特大暴雨，1小時降雨量達201.9毫米，突破我國內陸歷史降雨極值，造成1854條10千伏及以上輸電線路停運、374萬戶用戶停電，直至7月30日才恢復全面供電。
民間有俗語“大旱之后必有大澇”，隨著氣候變化加劇，在同一季節(jié)內出現(xiàn)“旱澇急轉”或“冷熱急轉”的復合型災害的頻率大大增加。
2022年8月，受歷史罕見的“三重拉尼娜”的影響，我國西南地區(qū)遭遇大范圍長時間極端高溫干旱天氣，長江流域降雨量較常年同期偏少46%，導致四川水電來水偏枯達五成。當?shù)叵仍庥隽藰O端高溫干旱，使得水電出力銳減，隨后又突降暴雨引發(fā)山洪，部分輸電設施被沖毀，導致“缺電”與“送電受阻”疊加。
王勃表示，這種復合型災害暴露了電網(wǎng)調度前所未有的連鎖風險：一是極端氣候打破了傳統(tǒng)季節(jié)性負荷變化規(guī)律，電源備用容量計算失效；二是旱澇交替導致水火電互補機制失靈，調節(jié)能力斷崖式下降；三是災害鏈傳導速度遠超預案響應周期，如干旱—水庫見底—暴雨—泥石流—鐵塔倒塌的多米諾效應。新型復合災害正挑戰(zhàn)著電網(wǎng)傳統(tǒng)“分層防御”體系，亟需建立氣候韌性調度框架。
把極端事件當成邊界條件，而不是小概率擾動，是下一步新型電力系統(tǒng)規(guī)劃與發(fā)展亟需關注的問題。
在常態(tài)氣候變化中重塑“源網(wǎng)荷儲”生態(tài)
氣候風險既包含暴雨、干旱、熱浪、颶風或臺風等短時的極端天氣事件，也包括如全球變暖、海平面上升、降水模式改變等長期的氣候演化趨勢。如果說極端天氣帶來的是“急性沖擊”，常態(tài)氣候變化則是通過緩慢而持續(xù)的方式重塑電力系統(tǒng)。華北電力大學教授袁家海認為，長期的氣候演化改變了氣候模式繼而影響電力資源特性。如今，氣候變化對電力系統(tǒng)的影響已不局限于某個單一環(huán)節(jié)，而是全面影響新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各子系統(tǒng)、發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)。
國家能源局公布的最新數(shù)據(jù)顯示，目前，我國光伏總裝機規(guī)模已突破10億千瓦，新能源裝機規(guī)模已達16.5億千瓦，占全國電源總裝機的比重達到46%。盡管2025年國家能源局啟動分布式項目綠證全覆蓋，并將各省可再生能源消納權重納入約束性考核，隨著風電、光伏等“看天吃飯”的新能源成為我國電源裝機主體，新能源發(fā)電與氣候之間的關聯(lián)日益增強，電力系統(tǒng)發(fā)展仍正從“確定性計劃”轉向“對不確定性管理”。全球新能源占比最高的幾大區(qū)域正在用現(xiàn)實情況和真實數(shù)據(jù)回答同一個問題：當具有明顯的間歇性、隨機性和波動性的新能源大規(guī)模、高比例并網(wǎng)后，氣候變化會將電力系統(tǒng)發(fā)展推向何處？
在發(fā)電側，新型電力系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)在于如何在提升氣候適應能力的同時，增強新能源可靠性，確保電力系統(tǒng)的充裕性、穩(wěn)定性和安全性。氣溫整體升高與降水格局的變化使得水電發(fā)電量減少，此前，國際能源署報告顯示，全球水電年容量系數(shù)已從1990年至2016年的平均38%降至2020年至2022年的平均36%，這意味著全球水電每年少輸出約240太瓦時電力。同時，火電和核電也因冷卻系統(tǒng)面臨水資源短缺和高溫散熱困難等問題而效率下降，甚至面臨可用性受限的問題。新能源發(fā)電同樣面臨挑戰(zhàn)，業(yè)內專家表示，在持續(xù)高溫天氣下，光伏組件功率輸出呈負溫度系數(shù)關系，溫度越高，輸出功率越低。此外，風力渦輪機的工作效率與風速密切相關，當臺風、颶風天氣狀況下風速過高，超過渦輪機設計的最大值時，可能會對風機葉片和支撐塔造成不可逆的損傷。因此，新能源電源規(guī)劃不光要考慮資源稟賦，還要考慮氣候變化的趨勢，國網(wǎng)冀北電力有限公司的專家向記者介紹，風電場定容選址需要考慮未來風速衰減，光伏電站定容選址需考慮全球氣溫上升，火電等常規(guī)電源規(guī)劃將從“穩(wěn)定基荷”轉向“靈活調峰+應急備用”，用以配合新能源出力的季節(jié)性波動。
在電網(wǎng)側，極端天氣“常態(tài)化”和長期氣候變化使得電網(wǎng)運行風險增加，規(guī)劃難度加大。極端天氣“常態(tài)化”大大增加了輸電線路、變電站等電網(wǎng)設施的運行風險，或導致線路斷裂、設備故障等問題，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。據(jù)袁家海教授團隊測算，導線溫度每升高1攝氏度，弧垂增加0.12米，對地安全距離縮小，線路壽命縮短5%~15%；同時，因水風光外送通道與負荷中心出現(xiàn)空間錯配，亟需新建或增容跨省跨區(qū)通道，并引入動態(tài)增容、柔性直流等新技術，以維持輸電能力與安全裕度。為此，國家電網(wǎng)有限公司在±800千伏錦蘇線試點“動態(tài)增容+實時弧垂監(jiān)測”，利用光纖復合架空地線回傳溫度、張力數(shù)據(jù)，實時計算載流量，極端高溫下線路可增容12%。
在負荷側，氣溫、降水的長期趨勢改變了負荷的季節(jié)分布、峰谷特征和區(qū)域差異，使傳統(tǒng)基于歷史數(shù)據(jù)的負荷預測模型失效。氣溫的升高和極端天氣的頻繁出現(xiàn)，使得空調等制冷設備的使用頻率增加，夏季用電高峰期的負荷進一步增大。同時，冬季低溫天氣也可能導致取暖負荷的增加，使得電力負荷呈現(xiàn)“冬夏”雙高峰特征。因此，在進行負荷規(guī)劃時，需引入氣候敏感性參數(shù)。
在中長時間尺度上，氣候變化導致電力系統(tǒng)對靈活資源的需求從“短期調峰”變?yōu)椤爸虚L期調節(jié)”，例如，規(guī)劃大容量長時儲能、擴大可調節(jié)負荷覆蓋范圍、增加虛擬電廠、負荷聚合商等接入規(guī)模等。
在儲能側，長時儲能開始與氣候“耦合”，儲能技術在應對氣候變化中的作用日益重要。然而，受到氣候變化影響，儲能系統(tǒng)也面臨諸多挑戰(zhàn)，如抽水蓄能因來水減少而庫容裕度降低，電化學儲能循環(huán)壽命受高溫影響而產(chǎn)生衰減等問題。隨著液流電池、氫能儲能、熱儲能等新型儲能技術逐漸走向成熟和規(guī)?；瘧?，以及人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的發(fā)展，未來儲能技術將朝著多元化、智能化方向發(fā)展，與新能源發(fā)電系統(tǒng)深度融合，實現(xiàn)能源的高效利用和靈活配置，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
防御邏輯不再是“災后補救”
“下一次極端事件到來前，唯一能做的是把不確定性變成可計算變量?！比蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織副主席劉澤洪的這句話，被多國寫進應對氣候災害的技術路線圖。在無法改變外部氣候環(huán)境不可抗力的情況下，電力系統(tǒng)需要主動適應未來的氣候變化。
面對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)可以從技術創(chuàng)新、規(guī)劃優(yōu)化、運營管理、政策支持等多個方面提升自身韌性與氣候適應性。
在技術創(chuàng)新方面，要強化多能互補與區(qū)域互濟能力。袁家海教授認為，未來，每種資源都需要具備多重功能，深度挖掘多能互補的韌性能力，以保障在某一種甚至多種資源“掉線”時能夠順利補位，避免電力供需的嚴重失衡。同時，應升級儲能技術，提升其耐候性和充放電策略的靈活性；構建智能電網(wǎng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測與優(yōu)化調度。
在規(guī)劃與設計階段，開展氣候風險評估，制定適應性規(guī)劃指南，優(yōu)化電源布局，避免風險集中。
在運營與管理方面，應強化需求側管理，提升設備耐候性和應急管理能力。應重視常態(tài)化的需求響應和缺電時的負荷分級響應，在氣候風險事件發(fā)生、常規(guī)調節(jié)手段失效時，啟動用電負荷緊急分級減載制度以保障安全供電。
2022年，國務院印發(fā)《氣象高質量發(fā)展綱要（2022—2035年）》，提出“氣象+”賦能行動，強化電力氣象災害預報預警，做好電網(wǎng)安全運行和電力調度精細化氣象服務。中國氣象局于2024年2月印發(fā)的《能源氣象服務行動計劃（2024—2027年）》提出，加強能源保供氣象服務，助力電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，加強電力設施安全氣象服務和能源儲運供應氣象服務；開展電力交易氣象服務，建立電力交易市場氣象服務平臺。通過政策引導、跨領域合作以及國際合作，氣象領域為電力系統(tǒng)的氣候適應性建設提供有力支持。
中國氣象局副局長熊紹員在2025氣象現(xiàn)代化科技博覽會上表示，下一步將把人工智能大模型與能源專業(yè)模型深度融合，構建“能源氣象大腦”，實現(xiàn)分鐘級到年度級的新能源預測全覆蓋。
當極端天氣成為新常態(tài)，唯一確定的是不確定性本身。把天氣預報寫進調度指令，把不確定性轉化為可計算、可交易、可對沖的技術變量，讓技術、規(guī)劃、運營、市場與學科深度協(xié)同，或許是未來人類應對氣候變化危機的有效途徑。
