2019年盛夏，英国境内的一次雷击，让英格兰与威尔士部分地区停电，造成损失负荷约3.2%，近100万人用电困难。2022年仲春，受雾淞冰冻影响，中国广西临桂区的部分自然村电线杆倾倒、供电线路损坏，村民家中也没了电。有研究指出，在近30年全球大停电事故发生的诱因中，自然灾害占到了56%。

气候变化加剧，高温、暴雨等极端天气事件频发，可能导致电力供需严重失衡，而这种情况对新型电力系统的冲击更大。传统电力系统的火电占比高，依靠自身稳定可靠、风险抗性高的优势，应对外部气候风险的不可抗力通常采取“抵御”的措施。相比之下，新型电力系统源、荷两侧的气候敏感性和脆弱性特征逐渐显现，物理意义上的“抵御”能力明显不足。

近日，《考虑气候风险的电力系统保供能力提升路径与机制研究》报告出炉。报告指出，面对气候风险，各地区需要按照电力供需紧张形势和资源条件制定针对性方案，把调动需求侧资源、释放可调节负荷潜力作为实现电力系统供需平衡的关键优先选项。该课题报告的负责人、华北电力大学经济与管理学院教授袁家海在接受新京报记者采访时表示，“目前，系统结构转型和气候风险加剧的两相叠加，确实给电力安全保供带来了双重压力。”

可再生能源发电“靠天吃饭”

从2018 年的东部省份夏季结构性尖峰电力缺口、2020 年的湖南与江西寒潮大范围缺电，到2022年的四川高温干旱严重电力电量双缺，气候风险引发的电力安全事态不断升级，电力安全保供的重要性被提到了新高度。电力安全保供成为我国电力发展的首要命题。

为助力我国新型电力系统适应气候风险、提升安全保供能力，报告以新型电力系统气候适应性的视角，聚焦气候风险对中长期电能量平衡的影响，探讨了气候风险下新型电力系统平稳转型和高效保供的有效策略。

据袁家海介绍，气温与电力负荷之间存在密切的相关性，尤其是高温或严寒天气会导致空调、采暖等设备用电负荷明显上涨，且区别于正常天气时的日间用电高峰状况。其中，调研发现极端气温期间用电高峰更加符合民生用电的习惯，在 5点至7点清晨起床和 17点至20点下班回家的两个时段，用电负荷显著上涨。

2021年7月，受副热带高压带来多日高温无风影响，东北地区风力发电出力不足装机容量的0.1%。风电机组的出力特性与风速密切相关，而风速受天气影响很大。不同天气情况下，风电的出力波幅度有较大差别，这也印证了可再生能源发电“靠天吃饭”的特性。

报告提到，多云、阴雨和雪天也会不同程度地影响光伏发电出力，积雪时光伏出力水平还会进一步下降。高温会导致光伏组件的温度升高，超出一定温度时光伏发电效率会下降；一般的低温条件对光伏出力影响较低，但可能伴随的大风和暴雪会影响光伏组件的抗载荷能力，且光伏组件有受到破坏和损伤的可能性，这些都将削弱极低温下的光伏出力。

此外，气候变化造成流域降水减少、蒸发增加以及冰川消退等使得径流枯竭，直接减少水电可用的径流资源；极端气象气候事件增多，加剧了径流资源分布不均衡，使得洪峰弃水和枯期缺水状况严重，影响水电发电出力、设施安全及供电保证率。如2022年夏季四川地区出现持续性极端晴热高温天气，导致作为该地区主要电源的水电站发电能力严重不足。

中电联计划财务部计划处处长张卫东说，“电力系统在应对灾害性气候方面应加强事后重建能力，而在应对极端气候方面需要调整电力行业的生产方式，提升系统的适应能力，发展可再生能源，并开发调节性资源。”

他告诉记者，今年以来，我国高温日数创历史新高。尽管如此，我国并未出现类似去年四川那样大规模的严重缺电状况，主要原因在于政府和相关单位对目前环境下保供认识的提升，对保供电力和可再生能源加大了投入，更加重视对需求侧资源调节潜力的挖掘，开发分布式储能和电源，完善跨区供电网络，实施多种措施的系统化联合方案。

提升对可再生能源发电规律的认识

此次报告以中国当前季节性气温变化为主因导致的电力安全事件（迎峰度夏、迎峰度冬）为基础，选取西北区域的极寒天气和南方地区的高温天气，同时考虑风速和云雨情况的程度差异，设定风险冲击力度不同的气候场景，评估电力系统各类资源受气候风险的影响程度。

青海省是以水、风、光等可再生能源为主，以火、电作为主要灵活性调节电源的西部电力送出省份，其地处低纬度高海拔地区，在冬季易出现极寒天气。以青海省为例，报告指出，极寒天气事件下青海省月平均气温降低 3℃以上，月内出现多次大范围降温，且持续时间在5-14天。

广东省是以火、电为主，水、核、风、光多元发展的东部电力受端省份，也是最大负荷居全国首位的用电大省，其地处热带和亚热带交界地带，夏季易出现极端高温天气。报告以广东省为例，指出极高温天气事件下广东省日最高气温将达到 38℃及以上，日平均气温维持在 33℃至35℃，夏季月内出现多次极高气温，且持续时间在 3-14 天。

专家预估，在以极寒和高温为核心特征的气候场景下，将出现用电负荷大幅上涨、电源总体供电能力下降的现象，超出了电力系统的常态化保供能力范围。在不考虑需求侧管理措施和应急调整输电计划的情况下，青海和广东的电力缺口可分别达到全网最大负荷的40%和10%以上。

在国家气候中心副研究员王阳看来，当下极为关键的是通过研究提升对风、光、水等可再生能源发电规律的认识。区域性高温干旱、大范围寒潮、雾霾、沙尘、台风、暴雨等极端气候事件通过影响可再生能源发电出力，破坏能源基础设施，进而影响能源电力安全。

他认为，对于构建新型电力系统以及保障国家能源电力安全来说，气象部门首先可利用全国高密度的气象观测台站、测风塔、卫星遥感、再分析资料等，开展精细化的可再生能源资源详查和评估。评估过程不仅要关注风、光、水资源的平均状态，更要关注其波动态，尤其是极端态；其次是提供精准的风能、太阳能资源预测，这里尤其要强调的是中长期预测，这些预测信息可用于指导能源电力企业的生产、调度和运行，并帮助他们提前预判可能的气候风险。

在新能源占比越来越高的新型电力系统下，电力保供形势与气候条件的关系会越来越密切。国家电网三级顾问蒋莉萍告诉记者，“我们要结合气候方面的研究，更准确地把握各种时间尺度下的风、光出力特性、规律，并纳入国家预警预报体系，通过建立更好的协同机制，发挥可再生能源的保供作用。”

专家建议建立气候风险事件分级数据库

气候风险下，电力系统保供能力协同提升路径有哪些？

报告指出，在多元提升系统灵活性调节能力上，需要加快建设分钟级快速响应资源、小时级深度可控资源和长时级备用供应资源三个服务时长区间等级的灵活保供资源架构。

例如，小时级深度可控的响应资源包括灵活火电、可调节水电、光热、跨省跨区电力、虚拟电厂、需求响应中的非必需用电（如大工业用户停产限产）等；而长时级应急备用资源的可选项主要有备用火电、氢气储能、跨区电力（从未受极端天气影响的地区输送的电力）等。多类型调节资源的组合发展，可兼顾低碳减排和安全保供需求。

在发挥可再生能源主体责任提升保供能力上，报告建议，在西部地区，通过提高预测精度等手段提升新能源发电的可调性和可控性；在东部地区，实现“发电于民”“藏电于民”，分布式电源形成点状支撑网络来提升电力可靠供应能力。

袁家海告诉记者，在建立气候风险预警和事故响应机制上，要建立气候风险事件分级数据库，预估本地极端天气事件的类型、发生概率、对电力供需资源的影响及潜在电力安全状况，做好气候风险与电力资源的关联分析和气候风险等级分级工作。

“建立保供电源、电网、储能等适应性资源的应急事故响应机制，根据气候事件风险预警、分级状况，制定和完善应急响应方案，做好提前部署和快速应对工作，提升电力系统风险抵御与恢复能力。”袁家海说。

此次报告提到，新型电力系统需求响应保供机制的两个关键是，需求响应保供资源的分级减载制度和需求侧分级响应价格补偿标准。北京大学能源研究院特聘副研究员康俊杰认为，新型电力系统不能不计代价地保障电力供应，应算清经济账，要用边际成本代替平均成本来核算，即核算对保供电力的投入和保障尖峰时段用电的时长。

康俊杰举例，2022年，浙江跨省交易的最高价格达到了每度电10块钱，这个价格反映了浙江尖峰时段保供电价的真实成本。按照全国用电负荷较大区域的电力系统尖峰负荷来计算，保供成本也超过10块钱，这部分成本是由电力系统来承担的，未来需要优化的新型电力系统来降低这部分投入。

有专家也表示，除了开发本地保供资源之外，还可以发挥我国能源电力网络的大范围配置资源优势，利用省间电力交易的价格信号寻求电力支援，其关键在于送受两端保供资源的匹配度和电价差水平。

自然资源保护协会（NRDC）清洁电力项目副主任刘明明告诉记者，新型电力系统目前处于建设初期，面临许多问题和挑战。从传统能源向新型能源的转变，需要摸索其规律，要从传统的依赖煤电作为保供主力，逐渐转向多方面挖掘保供潜力。

“在电源侧，可以通过风光水储一体化提升可再生能源的保供能力，提供较为稳定的出力曲线；在需求侧，挖掘多样化的用能主体在冷热电一体化方面的潜力，平缓负荷曲线并提升灵活调节能力。此外，源网荷储一体化、扩大资源配置范围、实现跨区域协同等手段，都是待挖掘和实践的有效保供路径。”她说。