被稱為“孤星之州”的美國得克薩斯州在風(fēng)雪中成了一顆真正的“孤星”。
當(dāng)?shù)貢r間2月15日起，極寒天氣橫掃美國南部，導(dǎo)致覆蓋14州的西南部地區(qū)電網(wǎng)出現(xiàn)故障，其中受影響最嚴(yán)重的是幾乎從不下雪的得州——限電1650萬千瓦，450多萬用戶被迫停水停電，17人因極寒天氣罹難。目前得州電力供應(yīng)正在逐步恢復(fù)。
一周時間過去了，停電的“來龍去脈”逐漸清晰，各方觀點集中在風(fēng)機葉片結(jié)冰導(dǎo)致出力驟降、天然氣管道冰堵致使供應(yīng)短缺、電網(wǎng)“孤立”無法統(tǒng)一調(diào)劑余缺、設(shè)施老舊供電可靠性不高、電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺乏整體性考慮等方面。
事故終將過去，但在追蹤分析之后，還可以進(jìn)一步思考，我們還能從中獲得什么啟發(fā)。
“孤網(wǎng)”扛不住重大風(fēng)險
得州電網(wǎng)是名副其實的“孤網(wǎng)”。它獨立于美國聯(lián)邦電網(wǎng)體系，長期以來“自給自足”，外來電占比極低。難以通過跨州輸電的方式接受“外援”，曾在一定程度上讓這場“停電危機”遲遲不能結(jié)束。
但即便電網(wǎng)互聯(lián)互通，也不意味著得州就能逃過此劫。不然，在剛剛過去的2020年，美國西部互聯(lián)電網(wǎng)中外來電占比較高的加州電網(wǎng)，就不會因極端高溫天氣出現(xiàn)電力短缺，導(dǎo)致300多萬家庭輪流停電。
順著這條線往上看，據(jù)不完全統(tǒng)計，在近30年來全世界影響范圍超過10萬人、停電持續(xù)1小時以上的停電事故中，除自然災(zāi)害等不可抗力因素外（約占54.5%），最主要的原因是電網(wǎng)管理體制松散（占比約33%）。
電網(wǎng)管理體制松散是病因，“癥狀”則體現(xiàn)在電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、電網(wǎng)調(diào)度體系分散、私有化帶來產(chǎn)權(quán)主體眾多等諸多方面。更嚴(yán)重的是，它具有全局性、系統(tǒng)性影響，不僅埋下了大停電事故的“禍根”，而且一旦發(fā)生事故，往往波及范圍廣、影響層次深，很難及時止損，甚至威脅到整個國家和地區(qū)的能源安全和社會穩(wěn)定。
“如果聯(lián)網(wǎng)，并實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，得州停電的嚴(yán)重程度能得到較大緩解。這是一種重要的托底作用。”廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強說。
“從本質(zhì)上講，實施集中管理才能解決問題。”直流輸電領(lǐng)域?qū)＜姨砧ふJ(rèn)為，“尤其是在應(yīng)對重大風(fēng)險、重大危機時，電網(wǎng)集中管理體制優(yōu)勢明顯。堅持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，是確保電網(wǎng)安全和供電可靠的根本，是應(yīng)對能源安全風(fēng)險的制勝法寶。”
之所以是“法寶”，原因有三。其一，統(tǒng)一規(guī)劃從源頭上規(guī)避了網(wǎng)架薄弱、電網(wǎng)彈性和安全裕度差等問題，引領(lǐng)推動源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展。其二，統(tǒng)一調(diào)度是帶有“救急”性質(zhì)的科學(xué)手段，能最大限度發(fā)揮錯峰、調(diào)峰、事故備用、事故支援等作用，將事故影響降至最低。其三，統(tǒng)一管理能構(gòu)建一套完備的標(biāo)準(zhǔn)流程體系，有章可循地提升跨省跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)效率，降低建設(shè)運行成本。
這也是為什么我國建設(shè)了“全國一張網(wǎng)”，并盡可能地將這張統(tǒng)一大電網(wǎng)做大做強，在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置能源資源，增強抵御系統(tǒng)性風(fēng)險的能力。在今年年初我國南方地區(qū)大范圍寒潮中，國家電網(wǎng)跨省跨區(qū)輸送電力達(dá)到8399萬千瓦，充分發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)勢，有力保障了電力可靠供應(yīng)。國家電網(wǎng)也是近20多年來全球唯一未發(fā)生大面積停電的特大型電網(wǎng)。
往后看，未來我國電網(wǎng)規(guī)模、電力系統(tǒng)復(fù)雜性都將與現(xiàn)在大不相同。往外看，國際形勢錯綜復(fù)雜，國家能源安全愈發(fā)重要。我國電網(wǎng)始終堅持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，以保障電力輸送和供應(yīng)安全可靠為基礎(chǔ)前提，極端情況下，保民生更是第一要義。
市場很有用，怎么用好是關(guān)鍵
電停了，電價卻一路飆升。當(dāng)?shù)貢r間2月15日，得州電網(wǎng)批發(fā)電價暴漲了100倍以上，實時批發(fā)市場價格攀升至11美元/千瓦時，而平時還不到0.1美元/千瓦時。事實上，2019年和2020年夏季，得州都曾出現(xiàn)過類似的“天價”電價。
2020年8月中旬，美國西部的加州連續(xù)數(shù)日在高峰時段限電，同樣導(dǎo)致電價大幅上漲，部分時點電力批發(fā)價格超過1.3美元/千瓦時，相當(dāng)于約9元人民幣一度電。
停電事故帶來了電價畸形，盡管每次的誘因不盡相同，比如需求增加疊加電力市場投機，電力供需結(jié)構(gòu)性、時段性失衡等，但短時間內(nèi)頻頻發(fā)生，足以說明其電力市場存在深層次問題。
如何從電力市場建設(shè)的角度出發(fā)，應(yīng)對電力供應(yīng)短缺危機？還是以得州為例。得州電力市場是一個典型的只有買電賣電的能量市場（Energy only），沒有容量市場。而作為一種經(jīng)濟(jì)激勵機制，電力容量市場能使發(fā)電廠獲得額外的穩(wěn)定收入，鼓勵他們多建機組多發(fā)電，從而保證足夠容量。容量市場缺位，一旦發(fā)電機組容量過低而用電需求飆升，不僅穩(wěn)供應(yīng)難，在無調(diào)控的情況下也極易造成電價不受控制地暴漲，帶來市場風(fēng)險。
從國際經(jīng)驗看，為保障長期電力供給安全，目前英國、美國PJM等成熟市場都建立了配套的容量市場機制。“整體上看，引入容量市場有利于保障發(fā)電容量長期充裕度。”國網(wǎng)能源研究院企業(yè)戰(zhàn)略研究所改革與市場研究室主任張凡說?？紤]到當(dāng)前我國電力市場建設(shè)不斷深入推進(jìn)，未來一段時間用電需求還將保持增長，他進(jìn)一步建議，探索建立與我國國情相適應(yīng)的容量市場機制，充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，有效引導(dǎo)電源投資，確保電力供應(yīng)長期穩(wěn)定可靠。目前，山東、廣東等地已經(jīng)在容量補償機制方面開展了有益嘗試。
從電力市場建設(shè)的角度來緩解缺電局面，華南理工大學(xué)電力經(jīng)濟(jì)與電力市場研究所教授陳皓勇的觀點是：完善市場環(huán)境下的分時電價機制，通過峰谷電價的價格信號來引導(dǎo)用戶合理用電，達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷的目的。事實上，在我國多個省份的夏冬用電高峰，這一舉措已經(jīng)發(fā)揮了作用。
我國江西省所處的緯度與得州相近，同樣存在煤電建設(shè)滯后、跨省跨區(qū)通道輸送能力不足的情況，未來全省電力供需形勢趨緊。去年電網(wǎng)度夏期間，江西電網(wǎng)最大受、送電能力分別僅為260萬千瓦和160萬千瓦，高峰期存在200萬千瓦的電力缺口。江西的解決辦法是，探索建立分時段電力市場化交易。簡單來說，就是把一份電量按照尖峰、高峰、平段、低谷等不同時段分成幾份，分別組織開展交易結(jié)算，利用電價“杠桿作用”緩解供需緊張局面，有效應(yīng)對電力缺口。未來，雅中—江西等在建重點輸電通道的投運，將為更多外電入贛創(chuàng)造條件，奠定更大規(guī)模電力交易的基礎(chǔ)。
清潔發(fā)展和可靠供電，必須兼顧
在得州，風(fēng)電是僅次于天然氣發(fā)電的第二大電源。風(fēng)力強盛的夏天，得州風(fēng)電甚至可供給60%左右的電量。習(xí)慣了暖冬的得州似乎并沒有預(yù)料到可能出現(xiàn)的極寒天氣。風(fēng)電機組缺乏防凍處理，寒潮導(dǎo)致風(fēng)機葉片結(jié)冰，約4000萬千瓦機組“掉了鏈子”，風(fēng)力發(fā)電占比從42%驟降至8%。這也是得州停電的重要原因之一。
看看近年來國外發(fā)生的多起大范圍停電事故，很多都與新能源接入直接相關(guān)。比如2016年和2017年的南澳大停電，2019年的英國大停電以及去年的美國加州大停電，都是由于高比例新能源短時出力下降，系統(tǒng)備用容量不足，從而導(dǎo)致電力供應(yīng)短缺的。
從世界范圍看，在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的大舞臺上，新能源已經(jīng)唱起了主角。而大規(guī)模、高比例新能源接入與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行之間的“矛盾”，已成為共性問題。
不同的是，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)走過了高速發(fā)展階段，在電力需求飽和后再開啟清潔低碳轉(zhuǎn)型，重點是調(diào)整能源電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，通過提升可再生能源占比來實現(xiàn)清潔發(fā)展。而我國則要在滿足未來能源消費需求增長的同時，一體推動能源電力轉(zhuǎn)型升級。這意味著必須統(tǒng)籌兼顧“保增長”和“調(diào)結(jié)構(gòu)”的雙重要求，清潔發(fā)展與安全保供，兩手都要抓、兩手都要硬。
眼下，不只是新能源發(fā)電，新能源汽車、分布式能源、儲能等越來越多的“新伙伴”接入了電力系統(tǒng)。而且，用電需求出現(xiàn)了冬、夏兩個高峰，且峰谷差不斷拉大，北方冬季高峰負(fù)荷接近或趕超夏季。當(dāng)“伙伴”更多樣化，社會需求更大，安全保供難度也隨之加大。
我國的電網(wǎng)發(fā)展始終立足國情。解決思路一是增強“托底能力”，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌推進(jìn)各類電源有序發(fā)展，在大力發(fā)展新能源的同時合理發(fā)展常規(guī)電源，充分發(fā)揮常規(guī)電源保安全、穩(wěn)供應(yīng)的“壓艙石”作用；二是增強“救援能力”，加強大電網(wǎng)電力互濟(jì)互供，建設(shè)暢通的電力外送“高速公路”，完善多種能源的聯(lián)合調(diào)度；三是增強“防御能力”，提高運行控制技術(shù)以及并網(wǎng)運行安全防控水平，優(yōu)化大電網(wǎng)安全防御體系。
安全保供，也給電網(wǎng)智慧化提出了更高要求。正如中國工程院院士、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長湯廣福所說，隨著能源轉(zhuǎn)型的發(fā)展，電網(wǎng)的智能化控制水平需要大幅度提升，必須開展基礎(chǔ)性支撐技術(shù)的研發(fā)，開發(fā)更多的新器件、新裝備。打造“更聰明”的電網(wǎng)，不僅是清潔發(fā)展與安全保供的現(xiàn)實需要，也是在復(fù)雜形勢中搶占先機、贏得未來的必然要求。國家電網(wǎng)已將更多目光投向了“智慧賦能”，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式正在衍生、延展，也將為電網(wǎng)安全可持續(xù)發(fā)展注入新的能量。（國家電網(wǎng)報）
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