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电力行业低碳发展与国家能源安全
来源:皮书数据库  作者:   发布时间:2025-02-10

  电力行业低碳发展推动电力系统绿色低碳转型调整,加快建设以新能源为主体的新型电力系统,使电力系统在供给、技术、网络、供应链等方面呈现新形态,但潜在的风险也给国家能源安全带来新的挑战。

  (一)气候风险冲击电力供应链安全的新挑战

  电力系统安全运行的重大威胁主要来自极端天气等非常规安全风险。受气候变化影响,极端天气出现得愈加频繁和剧烈,进而放大新能源波动性、间歇性特征,使得保持电力实时平衡的难度进一步增大。洪涝、冰雹、暴雪、干旱、炎热等极端天气不仅会引起电力需求在短时间内激增,而且突然恶化的气象条件还会造成风电、光伏、水电等发电出力大幅下降。随之发生的自然灾害还可能导致发电燃料供应受阻与电力设施损毁等问题,最终导致电力供需严重失衡,出现电力供应紧张问题。由于光伏、风电等可再生能源发电与天气高度耦合,在高温热浪和静风环境下,风机由于无风驱动不能发电,在极寒和连续阴雨天条件下,光伏发电出力效率大幅下降,冬季则风机叶片冷冻覆冰不能出力。另外,极端天气、自然灾害可能会导致倒塔断线、设备故障、用户停电等问题,进而破坏电网安全稳定运行和电力可靠供应。再加上我国电网覆盖地域广、密度大、线路走廊长,一旦受到损坏,造成的损失会非常严重。

  (二)“双碳”目标下新型电力系统建设的新挑战

  要如期完成“双碳”目标,中国需在“十四五”期间完成产业结构低碳化调整的同时,建立以清洁低碳、安全可控、灵活高效等为特征的新型电力系统,目前,仍存在系列风险。一是以新能源为主体的新型电力系统具有较大的安全风险,主要包括三方面:能源稳定供应风险,电力系统安全稳定运行风险,以及电力系统与能源系统、经济社会系统之间的协调性带来的整体安全性风险,即风电和光伏发电不能“源随荷动”和容易受季节和极端天气影响出力不稳定的特征使得电力供应无法平衡,电力系统转动惯性、频率等电网重要参数的不稳定问题容易造成新能源脱网或出现电力系统故障,电力对经济社会系统的重要性提升带来的风险升高。二是数字技术在提高电网灵活性、吸纳可再生能源、落实需求响应、帮助管理日益复杂的电力系统等方面发挥重要作用的同时,也使电力系统面临与日俱增的网络威胁,并网设备的快速增加扩大了潜在的网络攻击面,而电力系统互联性和自动化程度的提高也增加了这方面的风险,任何通过芯片连接的能源系统都存在被黑客攻击的风险,能源系统连接的设备越多、范围越广,风险也越大。三是能源低碳转型带来电价加速上涨风险,在平衡煤电退役成本与新能源投资建设成本方面具有较高难度,经济成本较高。四是电化学储能技术、氢能技术等技术创新及集成应用仍不成熟,存在不确定风险。

  (三)电力行业数字化转型中的安全新挑战

  解决电力技术与数字技术的协调融合问题是电力行业数字化转型的关键,即通过电力技术和数字技术的场景兼容和协调发展,可以在保障电力安全的基础上提升电力生产、调运、输配及管理效率。同时,在电力的产输配储用等链条和环节上,云计算、区块链技术等数字技术的广泛应用,能够显著削减经济活动的碳排放强度和总量。目前,数字技术与电力技术之间的融合技术水平仍达不到电力数字化转型的需求,数字技术仍不能在较复杂的电力生产输配环境中发挥作用,电力技术的数字化管理水平也需要更大的提升。电力行业数字化转型存在数据风险等新问题,是影响能源安全的新风险。一方面,电力行业自身的发展存在运营、战略和应急三大风险,影响能源安全,在电力行业数字化转型中,这些风险会进一步放大,形成能源安全的新挑战;另一方面,ICT等数字技术与电力技术融合所形成的新风险,将影响电力行业数字化转型。ICT等数字技术和电力技术均存在关键核心领域技术“卡脖子”问题,会影响数据采集和集成的效果,只有两方技术均实现突破,才能成功实现数据的传输与联动,否则会降低融合成功率,从而导致电力行业数字化转型失败;数字化互联后,企业的知识产权、商业秘密等敏感数据的暴露风险较高,需要增加一定规模的数据安全投资来进行专门的保护,进而增加企业成本,且一旦受到攻击,将给电力行业安全生产和数字化生态构建带来较大冲击。

  全文参见《中国电力行业低碳发展报告(2024)》,社会科学文献出版社2024年12月出版。