休斯敦的氣候（上海和休斯敦緯度相近）

2023-05-01 05:53:19 2

2月20日，罕見寒潮下的美國德克薩斯州，經美國總統拜登批准，宣布進入重大災難狀態。

德克薩斯是美國能源大州，也是常年氣候較為溫暖的地區。極端天氣下，發達國家的地方能源體系受到前所未有的衝擊，大量市民斷電斷水挨凍，截至目前已造成58人死亡，引起全世界持續關注。

得州第一大城市休斯敦，與上海緯度相近，且平均氣溫比上海更高，異常巨大的降溫幅度值得引起警惕。這幾天，滬上電力運營企業、發電裝備製造商等專業領域人士都關注到這一情況，並進行著深入分析、研究。

長期以來，上海是「世界觀察中國電力窗口」。今年年初，上海就經歷了一輪破本世紀同期最冷紀錄的寒潮考驗，上海電網負荷也打破歷史新高，但「速凍模式」中，全市電網平穩運行。

然而，近年來全球極端氣象災害頻發，此次得州遭遇的情況，給全世界城市運行敲響安全警鐘。如果上海也像得州一樣降溫到零下20攝氏度左右，會發生什麼，又該如何應對？

三次極端考驗

此次得州大規模停電中，原因分析一直在進行。但不管寒潮下凍壞了哪個發電供電環節，當地都暴露出一個明顯短板——孤立無援。

美國電力供應由一個個不同股東方經營並運作的獨立電網構成，資本導向決定了這些電網各自為政，得州就是一個不與其他州併網的獨立電網。

當地電網負荷增高是停電的直接原因。通俗地說，就是用戶端用電量大幅增長，而電力公司無法供應。為了保證電網安全，電力公司不得不切斷部分用戶的供電。

「上海所在的是華東電網，是目前世界上單一國家內最大的區域電網和電壓等級最高的交直流混合電網。」國網華東分部規劃統計部副主任莊侃沁介紹說，這張網，為上海、江蘇、浙江、安徽、福建四省一市提供供電服務，電網調度最高負荷為3.18億千瓦。

整個華東電網的供電區域僅佔中國國土面積5%，但相關地區的經濟總量約佔全國的1/3，所以國家電網提出「全國保華東、華東保上海」，通過可靠的電網結構及資源配置能力，全力保障華東和上海電網安全可靠供電。

一體化的電網布局使得一旦某地遭遇極端情況，其餘地區能夠迅速支援，這也是華東電網「團結治網」的優良傳統。國網華東分部建立了資源共享、風險共擔備用互濟機制。當出現酷暑極寒、大災大難等極端情況，各省市都能從電網通道共用、資源共享、事故共擔中受益。國網專家例舉一種極端情況：即便輸送功率最大的直流發生故障，損失功率超過上海最大負荷的1/3，通過華東電網集中統一的故障應急處置，仍然能夠確保上海和華東各省市電網均保持安全可靠供電，不會直接造成負荷損失。

國網華東分部調控分中心系統運行處處長繆源誠介紹，2016年、2018年、去年底今年初，華東地區都遭遇過極端寒潮，但通過跨區、跨省支援互濟，上海乃至整個長三角地區的供電總體平穩有序：

2016年1月強寒潮期間，國網華東分部緊急調集全網資源支援上海570萬千瓦，幫助上海應對突發700萬千瓦機組集中非計劃停運或無法開機的局面；

2018年初冰凍雨雪期間，在華東全網用電激增、天然氣短缺、電網嚴重受損，全網發用電平衡極度緊張的情況下，上海電網的受電量仍舊接近1200萬千瓦，平穩度過；

今年初、去年末的寒潮中，國網華東分部也爭取到了區外支援，寒潮期間跨區直流增送華東電力最大約1500萬千瓦，有力支援了上海等省市用電。

在這三次寒潮中，上海電網均實現全額供電，沒有發生因能源供應水平擾動或電網供電能力不足導致的限電事件。

莊侃沁表示，從中長期看，上海電網供需總體平衡，對市外來電繼續保持較強依賴。但通過充分發揮區域統籌協調和優化配置作用，不僅上海的用電有保障，整個長三角地區的用電也有保障。事實上，華東電網已連續49年保持主網穩定運行，對區域經濟社會發展作出了重要貢獻。

上海應用新技術進行電網檢測、維護

強化安全韌性

有電力專家認為，美國得州的大停電，另一大原因是對極端氣象災害預計不足。

雖然當地氣象預報早已發出預警，但對當地電力公司來說，常年身處溫暖天氣和充足能源供應之中，缺乏應變經驗，很難做出及時的防災減災應對。

中國幅員遼闊，各地氣候條件差異明顯，加上電網「全國一盤棋」，就使得上海這樣地處亞熱帶季風性氣候的城市，也能分享寒溫帶、中溫帶等地的經驗。「上海居民沒經歷過零下20攝氏度的冬天，但對國網公司來說，這樣的低溫司空見慣。」電力專家表示。

「近年來極端氣象災害越來越頻繁，我們也發現，其實每次從災害預報到產生嚴重影響，都會留給人們一個應急防災的『窗口期』。」上海電氣電站集團智能化發展中心副主任張帆介紹，以電站設備供應商為例，上海製造的發電設備銷往全國各地和世界各國，隨著工業智能化技術發展，先進傳感的應用，海量數據的分析，大量經驗的積累，機理知識的固化，使得新一代的發電設備能夠更好的適應不同運行工況。面對極端情況，設備供應商能夠提前做好相應備品備件的準備，以保證快速服務響應，同時支持運維企業及電網單位形成行之有效的應對解決方案。

近年來，對上海市民來說，蠟燭、手電筒等停電應急物資已成為過去式，遭遇突然停電的次數越來越少。2020年，上海電網整體供電可靠率達到99.9923%，成為全國首家連續兩年穩定突破「四個9」大關的省級電網；城市核心區的市區電網整體供電可靠率達到99.9991%，在國內地市級電網中率先邁入「五個9」時代，標誌著上海城市配電網建設實現從世界一流到國際領先的跨越。

供電可靠率是評價電網發展水平和服務品質的重要指標。供電可靠率達到99.999%以上，意味著平均每個電力用戶全年的停電時間不超過5分鐘，是國際上公認的衡量一流電網的「金線」。目前，全球僅有東京、新加坡等少數城市達到或超過這一水準。上海中心城區供電可靠性突破「五個9」，背後是用戶年平均停電時間不到4.6分鐘。

然而，過去和現在的經驗，未必能完全應付未來可能出現的偶發事件。新近公布的上海「十四五」規劃《綱要》中就提出，未來五年上海要強化安全韌性適應理念，在基礎設施建設、應急物資儲備及保障等方面保持彈性，提高城市應對災害能力。

目前在上海，一個能夠進一步提高供電可靠性且應對各種風險、有快速修復能力的「韌性電網」已在建設中。它的特點，將從被動應急，轉變為主動防禦。

國網上海電力介紹，韌性電網是指能夠全面、快速、準確感知電網運行態勢，協同電網內外部資源，對各類擾動做出主動預判與積極預備，快速恢復重要電力負荷，並能自我學習和持續提升的電網。簡而言之，就是「打不垮」和「不停電」的智能供電網絡。

為了打造韌性電網，國網上海電力正開展一系列前沿技術研究。比如，針對全網失電的情況，上海正研究電力及天然氣網絡恢復的相互依賴特性及協同黑啟動實施方案。通俗地說，就是當城市發生大規模停電時，電網能在一片黑暗中自動重啟。

國網上海電力透露，目前上海已形成「韌性電網」總體建設方案，以及浦東和青浦「韌性電網」示範落地方案，建設青浦、浦東等韌性電網示範區。規劃到2023年底，上海形成覆蓋整個城市區域的輸、配、供一體化韌性電網，並形成具有中國特色國際領先的韌性電網核心技術及標準體系，引領全球韌性電網技術發展。

新能源不「背鍋」

此次美國得州大停電中，一則新聞吸引上海電力專家的關注：遭遇停電後，在寒冷的夜晚，一些當地人躲在自家的特斯拉汽車中取暖。

一位網友在社交媒體上寫道：「我們昨晚停電了6個小時，房子沒有暖氣，木柴也用完了，因此我和妻子、剛出生的女兒還有一條狗，都睡在特斯拉裡面，舒適溫馨。」

據了解，特斯拉開發的營地模式，可以把汽車變成一個舒適和透氣的車廂，車內保持氣流、溫度和室內照明，前提是汽車電量不低於15%。在正常情況下，營地模式的耗電量可以支撐7至8個小時，極端寒冷情況下，耗電率會高一些。

「雖然電動汽車存儲的電量目前還不足以支撐太久，但這樣的情況卻能帶來啟發，未來我們需要對電力系統中的儲能環節更加重視。」張帆表示。崇明三星鎮，上海電氣就探索建立了一套集「風光儲充」於一體的智能微電網系統，通過租用農戶屋頂進行光伏發電，滿足自發自用的同時，餘電上網獲得收益，實現增收；同時增加儲能電池系統，讓光伏功率更平滑，實現削峰填谷，提升電能質量。在上海的閔行工業區、青海格爾木，上海電氣都探索建設了以儲能為核心的智慧能源系統。

崇明三星鎮「風光儲充」智能微電網系統

張帆解釋，緊急情況下主網超出負荷大面積停電，一般用戶是無能為力的。但此時分布式類型的小規模能源系統靈活性高，在維持自身有限用電需求的同時，有效幫助主網減小用能負荷，加快整座城市的供電恢復速度。

電力部門表示，隨著電動汽車、分布式電源、虛擬電廠等新業態不斷湧現，上海還在研究利用這些新資源，對重要負荷進行快速供電恢復，進一步提升電網面臨不同擾動下的靈活恢復能力。

「相比燃煤、燃氣、核電這些能源源不斷提供相對穩定電力的基礎負荷，風電、太陽能發電這些新能源天生有不連續、不穩定的短板。但從此次得州的情況看，新能源其實不該『背鍋』。」新能源領域專家表示，理論上災害中那些基礎負荷應該頂上來，但此次得州基礎負荷供電系統的故障率比新能源更高。因此，無論傳統能源還是新能源發電，都需不斷提升設備和系統的可靠性，通過算法優化互相協同，共同提升城市電力保障能力。

「雖然我們有諸多優勢，但從深層看，此次得州大停電根本原因是全球氣候變暖導致的氣象災害。」在中美企業皆有長期任職經驗的上海電氣風電技術總經理康鵬舉認為，每座城市在考慮安全冗餘時也必須考慮經濟性，不可能無限制地增長安全冗餘。

康鵬舉介紹，得州發電設備對環境的適應性要求普遍未考慮會出現極端低溫天氣狀況。比如燃機一般都安裝在室外（國內一般都在室內），以方便散熱。誠然這樣的環境適宜性設計需要提升。但南方的城市也不可能像都像北方一樣防凍，安全冗餘也不可能窮盡所有極端情況。

「發展新能源，減少碳排放，共同應對氣候變暖帶來的極端氣象災害，仍是化解未來風險的根本途徑。」康鵬舉表示。

欄目主編：徐蒙 文字編輯：徐蒙 題圖來源：東方IC 圖片編輯：雍凱

來源：作者：徐蒙 任翀