今夏没有停电,但停电离我们并不远

2022年10月4日,在孟加拉国达卡,一家饭店点燃蜡烛照明。(新华社/图)

“缺电”是过去的记忆,但这几年又成为热词卷土重来。秋意渐浓,我国今年的迎峰度夏似乎平稳度过。虽然北方今夏遭遇高温,但2022年多地停电的现象并未上演。

不过,全球范围看,缺电正在逐步蔓延。全球电力消费在过去40年翻了3倍,中国的电力消费在过去20年翻了6倍。电力需求急剧增长的同时,电力供应却有点跟不上趟。从南非到北美,从亚洲到欧洲,无论发达还是发展中国家和地区,除了电力缺口之外,一些突发的、短期的“断电”正越来越频繁。

缺电不再是新鲜事

停电各地有,状况各不同。在一些能源原料短缺、电力系统本就脆弱的地区,大规模的、波及民生的停电正在上演。

在非洲,南非停电成为“新常态”。从2020年开始,南非多地停电,甚至出现长达10小时的轮流停电,影响波及全国。2023年2月9日,南非总统宣布全国进入灾难(disaster)状态,以应对电力危机及其影响。

2023年2月9日,南非总统拉马福萨在立法首都开普敦宣布南非全国进入灾难状态,立即生效,以应对电力危机及其影响。(新华社/图)

在亚洲,巴基斯坦长期的电力供应不足波及大部分人口。2021年1月10日,巴基斯坦多地电厂关闭,全国大部分地区约2亿人因停电影响陷入黑暗,这次停电持续了8个多小时。2023年1月23日,巴基斯坦再次遭遇全国停电,影响近2.2亿人,在大多数地区,停电持续了12个小时以上。

2023年1月23日,巴基斯坦遭遇全国范围大规模停电,伊斯兰堡、卡拉奇、拉合尔等大城市均完全丧失电力供应。(新华社 艾哈迈德·卡迈勒/图)

孟加拉国正面临自2013年以来最严重的电力危机。2022年以来,电力缺口越来越大,2023年前五个月,停电天数达114天,居民和小企业抱怨,未经通知的停电持续10-12小时。夏季酷暑之下,全国居民每天的停电时长仍然长达6-7小时。

在美洲,委内瑞拉的强制限电已经不再是新鲜事。2019年3月7日,委内瑞拉全国遭受了有史以来最严重的停电,一系列大规模停电造成全国范围内的混乱,多个州停电超过15天。

而在较发达国家和地区,长期的缺电虽然没有出现,受极端天气影响,短期的、突发的供电不足也呈增长态势。

在美国,2011-2021年的十年间,全国范围内的重大停电事件比2000-2010年增加了64%。2020年的2月14、15日和17、18日,两场冬季风暴以及随之而来的寒潮导致全美500多万居民断电,仅得克萨斯州就有430多万用户遭遇断电。

2017年9月,飓风玛丽亚登陆波多黎各,电网被摧毁,全岛340万人遭遇停电。两个月后,岛上的大多数人仍没有恢复电力供应。波多黎各政府花了328天、大约11个月的时间才恢复了飓风前的所有电力。

2019年8月9日,英国遭遇了雷击引发的电网故障。英格兰、威尔士以及苏格兰部分地区因此而发生重大电力中断,影响了超过100万客户。所幸,所有电力供应在事故发生45分钟内恢复。

内外因共同作用导致缺电

全球各地“缺电冲击”背后的原因不尽相同,大抵可以分为“内因”和“外因”两个层面。内因是自身的能源供应和电力基础设施薄弱,经不起时间和外来冲击的考验;外因则是能源供应危机叠加极端天气,增大了电力供应的不稳定性。

先说内因。电力需求增长,老旧的电力基础设施若没有“与时俱进”,电力基础设施年久失修、投资乏力,则会导致电网故障频发、大片区域停电。

南非就是典型代表。南非国家电力公司Eskom目前的最大装机容量为55吉瓦,其中74%来自燃煤电站,这些发电站大多数已经接近或超过了40年的使用期限。近年来,这些发电站被过度使用,且没有得到足够的维护,结果频繁出现故障,造成了Eskom大量的产能损失。

巴基斯坦也面临着类似的问题。由于缺乏适当的维护,输电网络大部分十分陈旧、急需升级,但政府无力投资建设新的电力设备,最终,电网出现小故障也可能会导致大规模停电的连锁反应。

实际上,因“电力故障”导致的停电现象在中国也不罕见。国家能源局、中国电力企业联合会历年发布的《全国电力可靠性年度报告》的数据显示,2013-2021年,电力故障引发的停电占比从28%攀升至55%。

2013-2021年,中国由电力故障导致的停电占比持续增长。根据历年《全国电力可靠性年度报告》整理

再说外部因素。近年来,能源危机引发的燃料价格飙升、燃料紧缺,加剧了用电紧张。

2020年,新冠疫情使得石油天然气化石燃料国际贸易受阻。2021年开始,全球化石燃料的需求增长。与此同时,化石燃料的上游供应却震荡不断。俄乌冲突暴发后,国际贸易路线调整,石油价格随后飙升。

近年来能源投资也普遍不足。近十年间,由于2014-2015年和2020年两次大宗商品价格暴跌,全球上游石油和天然气投资减少了一半。

巴基斯坦和孟加拉国都是国际燃料供应不足、价格飞涨的直接受害者。2022年,巴基斯坦电力需求缺口高达25%。2023年6月,孟加拉国在天然气和煤炭短缺的情况下,关停了燃气发电厂1/4的运力和燃煤电厂2/3的运力。4月,因购买高昂的国际燃料,孟加拉国的美元储备跌至7年来最低点。

中国也同样经受了全球能源供应的冲击。2021年9-10月,受煤炭紧缺、煤价高企、煤电价格倒挂等因素冲击,多地采取了有序用电措施,个别地区少数时段甚至拉闸限电。

极端天气推波助澜

综观全球停电原因中,大都有极端天气的“推波助澜”——有时是停电的最直接原因,有时则叠加了燃料短缺、基建落后等因素、加剧了电力紧缺。

2021年2月15日,美国南部得克萨斯州遭遇冬季风暴,受极端寒潮影响,许多使用煤炭、天然气或风力发电的电厂无法正常运转,超过400万用户遭遇断电。同时,在毗邻美国南部的墨西哥北部地区,低温导致天然气输气管道被冻结,采购自美国的天然气无法抵达墨西哥,大约480万用户的电力供应一度中断。

美国在2000-2021年间有记录的重大停电事件中,约83%可归因于与天气有关。

2022年12月24日,工作人员在美国北卡罗来纳州夏洛特的车祸现场拖车。这起车祸的原因是停电导致交通灯失灵。一场规模罕见的寒潮23日横扫美国,航班大规模取消或延误,道路交通受阻,电力供应中断,一些地区最低气温接近零下50摄氏度。(新华社 法新/图)

天气突变引发的电力紧张也发生在欧洲。2022年夏季,欧洲遭遇了持续高温和严重干旱,造成史上最为严重的核能和水力发电供应短缺。

意大利、西班牙和法国的水电发电量与2021年相比分别减少了36%、33%和24%。法国的核电约占全国总发电量的70%,高温热浪导致用于冷却核反应堆的河流温度过高,且河流水位降至20年来最低水平,核电站运营大受影响,核电出力跌至数十年来最低点。

在中国,历年《全国电力可靠性年度报告》的数据显示,2017-2021年,在所有故障停电中,由雷电、风雨、自然灾害等自然因素导致的故障是最主要的因素。2021年,全国故障停电的各项主要责任原因中,自然因素占到了37.65%,因自然因素引发的每户平均停电时间为2.34小时,比上一年增加。

2017-2021年,我国由雷电、风雨、自然灾害等自然因素引发的每户平均停电小时数。根据历年《全国电力可靠性年度报告》整理

最为典型的是水电大省面临的考验。2022年入夏后,长江流域极端的高温和少雨天气致多地电力供应紧张,四川域内的降水量锐减,水力发电输出不足,多个省市陆续推出限电政策。

未来如何应对?

极端天气越来越高发,增强电力系统面对极端天气冲击的韧性,是全球各地都要考虑的新难题。不仅如此,为实现电力系统的脱碳目标,逐步摆脱对化石燃料的依赖,如何适应风能、太阳能的“天气属性”,更灵活地接纳可再生能源,也是能源转型的挑战。

纵观各国应对电力缺口的做法,可从“能源供应”“电网建设”“需求端控制”等几个环节入手。

各国都在努力让能源供给多样化。例如,美国南加州一家医院将现有的热电联产系统升级为太阳能+储能和电气控制设备,形成“孤岛型”微电网,减少医院对电网购电的需求,停电时可为医院提供三个小时的电力。2022年7月,英国创纪录的热浪期间,英国和比利时之间的互联电网使得英国可以从比利时进口电力,缓解电力供应紧张。

这些化整为零、更为灵活的分布式能源系统,例如建设微电网、热电联产(CHP)系统、屋顶太阳能装置、备用发电机和电池存储系统等,可分散风险。

电力系统急需改造,以应对极端天气的冲击。例如,2012年桑迪飓风过后,纽约市遭受了严重停电。为了防止类似的停电事件再次发生,公用事业公司ConEd实施了为期四年的系统强化计划。主要包括为电力运输系统安装智能开关、实施了防洪加固行动,并将一些电线埋入地下。截至2017年10月,该公用事业公司报告称,此次电力系统升级避免了25万名客户再次遭遇停电。

智能电网、智能电表的普及也可以增强电力系统的灵活性。在重大天气灾害发生时,智能电网可使电网的问题更加可视化,能源供应商可快速重新分配电力,避免长时间停电。

例如,2010-2014年间,美国休斯敦的一家公用事业公司Center Point Energy将其整个配电系统(包括超过200万个电表)升级为智能电网。通过智能电表和双向交流的智能电网系统,Center Point Energy提供自动化的停电通知和实时电力数据,电力调度公司得以更准确快速地识别停电类型和地点,识别速度提升了50%-70%,远程调度人员也更易于安排供电路线。2017年,哈维飓风袭击休斯敦时,这一智能电网的功能为休斯敦居民避免了4100万分钟的停电时长。

对消费者而言,通过智能电表可更清楚了解能源消耗量,以调节用电时间和时长。过去的十几年间,欧洲各国陆续推进智能电表取代常规电表,截至2021年底,欧洲12个国家的智能电表部署率已经高于80%。

2019年12月,一项关于欧盟智能电表部署情况的研究显示,基于试点项目的数据,每个分配给消费者、供应商、配电系统运营商的智能电表平均可节省270欧元的电费,且可平均节省至少2%、至高10%的能源。

武毅秀 蔡力萍

责编 汪韬

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页面更新:2024-02-21

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