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如何为电力系统锻造气候韧性?

2026-03-07 17:28
发布者:能源资讯
来源:能源资讯
标签:新型电力系统数字化气候适应性
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全球气候变暖正深刻重塑自然格局,极端高温、寒潮、台风、沙尘等灾害性天气已从偶发的“意外”转为常态化挑战。电力系统作为现代社会运转的“生命线”,承载着生产生活核心能源需求,但在极端天气冲击下,电力系统频繁面临供需失衡、设备受损等风险。在此背景下,精准把握极端天气对电力系统的影响规律,从实践案例中提炼防护经验,构建更具抗风险能力的电力韧性防护体系,是维护能源安全与社会稳定的重要举措。

近一年发生的极端天气已清晰揭示其对电力系统多环节、复合化的冲击现实:2026年1月中下旬寒潮推动全国用电负荷峰值历史性突破14亿千瓦,并伴随冻雨覆冰对电网的物理威胁;2025年夏季极端高温则令全国最大负荷四创纪录至15.08亿千瓦,加剧了瞬时平衡与调峰压力;2025年春季罕见的“大风—沙尘—寒潮—暴雨(雪)”复合事件,更在导致风电、光伏发电出力剧烈波动的同时,造成22个省份超千条输配电线路停运。展望“十五五”,随着全球气候变暖持续,预计类似极端高温、寒潮、强降水及复合型气象灾害的频率与强度将进一步上升,电力系统将常态性面临负荷尖峰更高、波动更剧、安全运行风险交织的严峻局面,这对系统的预测预警能力、多元灵活调节资源规模、基础设施防灾标准以及全链条应急协同机制都提出了前所未有的升级要求。

电力系统的气候韧性建设不仅是应对当下极端天气的迫切需求,更是面向未来、支撑国家能源安全与可持续发展的重要任务。

广发、频发、强发、并发

极端天气影响电力全链条

近年来,全球气候变化加剧,极端天气呈现“频发、广发、强发、并发”态势,我国作为气候变化敏感区,所受影响更为突出。特别是“十四五”期间,我国先后经历了多轮大范围极端天气考验,电力系统在负荷预测、资源调配、应急响应等环节的实战能力持续提升。

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电源侧,极端天气已成为掣肘电源侧稳定出力的关键因素,无论是传统能源还是新能源发电模式,均暴露了对恶劣气象条件的高度敏感性。持续高温期间,火电机组冷却效能衰减、燃料消耗增加导致出力受限;水电受流域来水不足影响,陷入“无水发电”的窘境;光伏组件因高温工况出现转换效率折损;风电则因空气密度变化,发电功率呈现大幅波动。寒潮来袭时,火电冷却系统易发生结冰、管道冻裂等故障;水电水库封冻导致水源补给受阻;风电叶片覆冰不仅会加重设备负荷,还会提升故障发生率;光伏板则因积雪覆盖大幅减发。此外,沙尘、台风、连阴雨及长时间无风无光等天气,还会进一步削弱新能源出力,加剧电力系统调峰调频压力。2025年7月24~29日,受连阴雨天气影响,冀北风速、日照时数日平均值较前一周平均水平分别下降5.3%、64%,风电、光伏发电日平均出力较前一周平均水平分别下降27%、38%。

电网侧的安全隐患同样突出,高温天气会造成输电线路热胀变形,不仅直接降低输电容量,还会大幅加重电网设备的运行负荷;寒潮来袭时,线路覆冰极易引发断线、倒塔事故,电网设备的过负荷风险也随之急剧攀升。而强降水、台风等强对流天气,更会直接造成输电线路断裂、变电站被水浸泡等硬件损毁,严重时甚至会引发区域性、大面积停电事故。2025年4月11~13日,我国发生了大范围“大风—沙尘—寒潮—暴雨(雪)”复合气象灾害事件,累计造成北京、天津、吉林等22个省(区、市)的2座变电站、1128条输配电线路停运,停电用户达135.27万户。

负荷侧的需求波动进一步放大供需矛盾,极端高温与寒潮分别驱动制冷、采暖用电激增,这类气温敏感型负荷不仅让电力需求总量飙升,还增加了负荷波动性,导致预测难度加大。自2026年1月18日起,受大范围寒潮影响,全国用电负荷迅速攀升。短短三天内累计增长达1.5亿千瓦,相当于日本全年最高用电负荷规模。从1月19日起,负荷连续两天刷新冬季历史纪录:19日达到13.79亿千瓦,21日首次突破14亿千瓦关口,峰值攀升至14.33亿千瓦。

协调供需

从“承压迎战”到“主动破局”

不同类型的极端天气,对电力系统供需平衡的冲击表现各异。针对不同类型极端天气的应对措施,也表现出电力系统在气候挑战下的不同适配逻辑。

近年来,川渝地区连续遭遇极端高温干旱天气的“烤验”,其电力供需格局的变化与应急调控举措极具代表性。

2022年夏季,川渝地区遭遇罕见极端高温干旱灾害,平均气温创1961年以来新高;同时,来水量为1882年以来同期最枯,双重极端条件叠加,直接冲击区域电力系统供需平衡;2025年夏季,极端高温再次来袭,川渝地区用电需求突破历史极值,此次电力保供工作呈现出鲜明的主动应对特征,即通过前期科学气候趋势研判,提前开展水库蓄水;充分发挥全网跨区域支援的协同优势,快速补充区域电力缺口;同时,同步激活需求响应机制,引导高耗能企业错峰用电、居民用户节约用电,实现负荷侧的柔性调节,最终有效平抑了负荷高峰。川渝地区极端天气下的电力保供实践证明:提前谋划、跨区域协同与应急保供手段对化解极端冲击具有关键作用。

相较于高温干旱天气,湖南对寒潮的应对实践则凸显了新能源波动性在低温环境下的供需调节难题。

作为电源结构相对均衡的省份,湖南的火电、水电、新能源发电各占一定比例,但寒潮侵袭期间的供电压力仍不容忽视。2021年年初,湖南平均气温降至近30年同期最低,用电负荷连创冬季新高,叠加来水偏枯和风光装机因覆冰覆雪停运,电力供需平衡持续偏紧;2023~2024年冬季,强度达1961年以来之最的寒潮再次来袭,最高用电负荷多次超过同期极值,新能源出力再次受阻,电网企业通过强化火电管控、优化水库蓄水等措施提升了本地发电能力,避免了硬缺口出现。这一过程表明,新能源的季节性、时段性错配矛盾在极端天气下会被进一步放大,这不仅对风光功率预测的精准度提出更高要求,更考验着区域内灵活性电源与电网资源的协同调度能力。

以政策为基

电力安全与气候适应协同发展

面对极端天气“频发、广发、强发、并发”的严峻挑战,单一化、碎片化的应对措施难以抵御全域性、系统性风险。立足2026年发展实际,必须以政策为引领,从制度、标准、协同等多个维度构建全链条应对策略,全面提升电力系统的气候韧性。

政策引领始终是电力系统气候韧性建设的根本遵循与核心抓手。应对极端天气带来的系统性风险,首要前提是以健全的制度体系为支撑。近年来国家及地方密集出台的系列政策已构建起多层次保障框架。

国家能源局于2025年3月出台《关于进一步加强电力应急体系和能力建设的指导意见》,明确构建“国家指导协调、地方属地指挥、企业具体负责”的应急指挥体系,并推进7个国家级电力应急基地和2个研究中心建设,旨在系统化提升跨区跨企协同作战与应急资源统筹能力,为跨区跨企协同应对大范围极端天气提供了基础制度支撑。与之配套,同月出台的《2025年电力安全监管重点任务》,明确进一步落实《能源电力系统安全生产治本攻坚三年行动方案(2024—2026年)》,同时启动修订《重大电力安全隐患判定标准(试行)》《重大电力安全隐患检查指引(试行)》,着力消除重大电力安全隐患存量。

针对低温雨雪冰冻等高频极端天气,国务院办公厅于2025年12月29日印发《国家低温雨雪冰冻灾害应急预案》。作为我国首个规范低温雨雪冰冻灾害防范应对工作的国家专项应急预案,该预案不仅细化了一级至四级应急响应的启动条件与流程,更聚焦电力、交通等重点行业,明确了能源电力行业在监测预警、应急处置、灾后恢复全链条的职能。

为强化气象服务对能源安全的深度支撑,2026年1月,中国气象局与国家能源局联合发布了《关于推进能源气象服务体系建设的指导意见》。该文件旨在构建覆盖能源生产、供给、储运、市场全链条的气象服务体系,明确要求提升风能太阳能监测预报与发电功率预测精度、绘制重要输电通道气象风险“一张图”、发展电力负荷精细化预报技术等。这一顶层设计标志着“气象+能源”的协同从应急响应向常态化、业务化、精准化预防的根本性转变,为电力系统应对极端天气提供了前瞻性的技术与制度支撑。

2025年9月,我国在联合国气候变化峰会上提出“到2035年,气候适应型社会基本建成”的目标。上述政策将推动电力系统韧性建设与国家气候适应行动框架精准对接、协同落地。

以技术为本

增强电力系统气候韧性

展望“十五五”,电力系统气候适应性建设已跃升为能源领域的核心攻坚议题。2026年作为落实“十五五”规划的起步之年,更是电力系统从“被动防御” 转向“主动适应”的关键转型期。除完善政策体系外,应加强对能源供应的宏观调控,保障长周期干旱、寒潮等极端天气下电力生产原料的稳定供应,为电力系统稳定运行筑牢制度根基。

预警与应急响应的协同联动是应对极端气候的重要防线。气象与电力供需预测的精准性直接决定电力系统应对的主动性。2025年7月,在国家电力调度控制中心、国家电网有限公司发展部和营销部等部门的指导下,国网能源研究院有限公司联合国家气候中心、国网西南分部成立电力气象研究专班,创新构建了“三方联动、双轨协同、闭环提升”机制,建立常态化电力负荷分析预测和电力供需预测预警会商机制,为迎峰度夏电力保供提供了重要支撑。未来,电力系统各相关方需持续强化此类协同,完善预警与应急响应体系,确保极端天气来袭时能够“早准备、快响应、准处置”。

加强气象电力核心技术的研发与应用,是将气候风险转化为可管理运行变量的关键。当前,前沿技术正通过构建“精准感知—智能预测—主动防御”的全链条能力,直接提升系统的韧性。例如,融合人工智能、机器学习与高分辨率数值天气预报的新一代新能源功率预测技术,能够更精准地模拟复杂地形下的小尺度天气过程对风电场、光伏电站的影响,大幅提升风电、光伏出力的预测精度和时空分辨率,为电网的稳定调度提供可靠依据;用于输电走廊的微气象监测与山火、覆冰预警系统,可实现灾害的靶向识别与精准定位,显著缩短应急响应时间;而基于深度学习和多源数据(包括实况监测、卫星遥感、气候模式等)融合的负荷预测模型,则使得需求侧管理措施更加科学。这些技术的深化应用,本质上是通过数据驱动实现电力系统对极端天气的“先知先觉”与“主动适配”,是支撑其他韧性措施落地生效的科技基石。

基础设施的韧性升级是抵御极端天气的硬件保障。电网基础设施是电力系统的“骨架”,其抗灾能力直接决定系统的稳定程度。

近年来,我国积极推进电网升级改造,通过在山区输电线路加装在线监测装置、运用无人机开展无人区智能巡检,显著提升了电网运行的实时感知与故障预警能力,增强了复杂地形和恶劣天气条件下的供电可靠性。面向未来,为进一步应对极端天气的常态化挑战,电网升级需重点结合不同区域的气象特征进行差异化设计。例如在台风频发地区强化塔杆与绝缘子的抗风标准;在易覆冰区域完善线路防冰、融冰技术体系;在暴雨洪涝高风险区优化站址布局,避开地质隐患点。与此同时,加快推进老旧配电网改造也至关重要——通过加装智能终端监测装置,构建“智能配电网”,可大幅提升电网在极端天气下的韧性与自愈能力,实现对局部停电的快速定位、隔离与恢复,最大程度缩小故障影响范围,保障电力供应在气候冲击下的持续稳定。

极端天气常态化的趋势不可逆转,电力系统面临的考验也将长期存在。从对极端天气影响规律的认知,到实践中电力供需调节经验的积累,再到综合应对体系的构建,我国电力系统的气候韧性建设正在不断推进,为建设气候适应型社会贡献电力行业的坚实力量。

(作者均供职于国网能源研究院供需所,四川外国语大学的邓玲玲亦有贡献)

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