根據世界氣象組織(WMO)最新發布的數據,2023年為有記錄以來最熱的一年。全球平均氣溫比工業化前水平(1850~1900年)高出1.45攝氏度左右,遠超此前最熱年份,并進一步逼近《巴黎協定》所設立的1.5攝氏度控溫目標。根據預測,未來5年中,至少有一年的全球年平均溫度比工業化前水平高出1.5攝氏度的可能性達到80%。
聯合國氣候變化專門委員會第六次評估報告(IPCC AR6)顯示,人類活動引起的氣候變化導致全球極端天氣氣候事件快速增加。今年以來,亞洲、非洲、歐洲、南美洲、北美洲等地頻發暴雨洪澇和高溫熱浪天氣,造成嚴重人員傷亡和財產損失。例如哈薩克斯坦遭遇近80年來最大規模的融雪性洪災;阿聯酋遭遇75年來最強降雨;印度遭遇有記錄以來持續時間最長的高溫天氣,新德里連續多日最高氣溫超過45攝氏度。今年以來,我國平均氣溫為1961年以來歷史同期次高,全國平均高溫日數為1961年以來第三多;6月9日至15日的首次高溫過程較早出現,且范圍廣、極端性強,綜合強度為1961年以來歷史同期第五強。
從全球范圍看,盡管氣候變化對于環境的改變也能帶來正面影響,但總體上看,負面影響占據主導地位。例如,由于氣候變化,部分物種可能向高緯度遷移,而部分生態系統如冰凍圈和北極地區則遭到不可逆的破壞,從而加劇了全球氣候變暖。
未來能源系統的氣象屬性
越發顯著
隨著全球能源轉型的推進,氣象與能源
電力的關系更加緊密。風力、光照、降雨等天氣狀況直接決定了風光水等可再生能源發電的出力情況,而臺風、大風、強對流、雨雪冰凍等災害性天氣又對能源電力輸送和發電設備的安全運行有較大影響。因此,當前氣象對電力系統的影響呈現出電力全環節、時間全尺度、地域全覆蓋的特征。
從多年尺度看,風光水等資源的年代際變化將影響能源規劃和戰略布局。從年內尺度看,風光水等資源的季節性波動會帶來電力調度、儲能和火電等一系列需求變化。從月內和日內尺度看,光伏發電或風電大發時可能并非需求峰值階段,這會對能源供需平衡產生較大影響。
從能源運行角度看,跨區供電和可再生能源供應與需求的波動性,將帶來供需兩端的高度不確定性。此外,氣候變化還會對配電網產生一系列影響,特別是對基礎設施、網絡和電力系統較為脆弱的欠發達地區的能源安全穩定供應,帶來嚴峻考驗。
未來,在能源—電力—氣候系統深度融合背景下,全球氣候變化導致極端天氣氣候事件強發、頻發,極端天氣氣候事件作為“風險倍增器”,將給電力系統的安全穩定運行帶來更多挑戰。
首先,極端天氣氣候事件導致風電、光伏發電和水電出力的不確定性顯著增加。2021年7月28日,“極熱無風”導致東北電網風電出力僅為3.4萬千瓦,不足風電裝機容量的0.1%;2018年12月至2019年2月,江淮南部、江漢、江南等地日照時數較常年同期偏少50%~80%,單日日照時數小于或等于3小時的天數普遍達55~70天;2022年夏季,受罕見高溫干旱天氣影響,
四川部分主力水電站水庫相繼見底,水電發電能力斷崖式下降50%,造成全省供電支撐能力大幅下跌。
其次,高溫、寒潮、風暴、臺風、暴雨等極端天氣氣候事件會降低電網設備性能或直接導致設備損壞,危及電網安全運行。2003年夏天,由于持續高溫,負荷飆升,美國東北部地區部分輸電線路發生過載跳閘,最終導致“8·14”美國、加拿大大停電,影響近5500萬人。2021年1月,受低氣壓及寒潮影響,日本海沿岸持續出現暴雪天氣,太陽能發電出力不足疊加風電大規模停機,導致日本多地停電,影響戶數超過4.5萬戶。2022年2月中下旬,我國南方區域風機發生凝凍,最大凝凍受限容量達到裝機容量的42%,部分地區甚至受限超過90%。2019年8月,臺風“利奇馬”登陸我國后,造成
浙江、
福建、
江蘇、上海等地的72座35千伏以上變電站、4823條10千伏及以上線路受損或故障。2021年7月中下旬,
河南遭遇強降雨天氣,造成全省近1/3供電設施受到影響。
最后,極端天氣氣候事件的頻繁出現,導致部分時段用電量激增,尖峰負荷容量持續增加、單次持續時間短、電量比例小、峰谷差大。
隨著城鎮化水平及居民電氣化水平的提高,空調負荷占最高用電負荷比重大大增加,
北京、長三角、珠三角等經濟發達地區已經超過40%。度夏和度冬期間,氣溫對用電負荷的影響越來越顯著。2021年1月,南方電網首次連續五日出現冬季日用電負荷與夏季高峰時段相當的局面,多省市同一時段出現負荷峰值,跨區調配、余缺互濟、錯峰、避峰的可用資源顯著下降。2021年1月上旬,受寒潮影響,國家電網公司運營區最高負荷達到了9.6億千瓦,日用電量達到了201.91億千瓦時,均創下歷史新高。2022年夏季,長時間大范圍的高溫天氣造成全國22個省用電負荷創新高。川渝等地先后出現兩次極端高溫,導致用電負荷激增,最大負荷比2021年同期增加25%。
根據國家氣候中心的最新研判,預計今年夏季(6月至8月)我國氣候狀況總體偏差,澇重于旱,東部季風區降水總體偏多,區域性和階段性洪澇災害明顯,極端天氣氣候事件偏多,局地發生極端性強降水的可能性較大。長江中下游、淮河流域、太湖流域、遼河流域降水較常年同期明顯偏多,可能有較重汛情;華北、華東北部和南部、華中南部、華南、
新疆等地可能出現階段性高溫熱浪;華南、西南地區南部、新疆等地降水偏少,可能出現階段性氣象干旱。夏季登陸我國的臺風個數較常年同期偏少,主要影響廣東、福建等沿海地區,盛夏可能有較強臺風北上影響東北地區,臺風活動路徑以西行和西北行為主。
國網能源研究院的最新研究顯示,預計今年夏季,我國電力供需總體平衡偏緊。局地高峰時段電力供需緊張,電力缺口主要分布于華東、西南電網等區域。遇大范圍極端天氣時,用電高峰時段電力缺口或將進一步擴大。
亟需共建能源氣象服務體系
當前,氣象與能源電力呈現深度融合趨勢。為更好發揮氣象在新型電力系統建設與運行中的支撐保障作用,氣象部門和能源電力部門亟需合作共建能源氣象服務體系,推動“能源+氣象”信息深度融合,保障國家能源轉型的順利進行。
一是增強我國能源氣候安全性。將氣候變化和極端天氣納入國家能源電力規劃,充分考慮氣候因素對能源電力安全保供的影響,提高能源電力系統的韌性,加快構建新型電力系統,更好地適應氣候變化。建立以國家能源電力主管部門、氣象部門和大型能源電力國企為主體的國家能源安全聯合“監測—預警—協商—行動”工作機制。
二是提升我國能源安全高效運行保障水平。提高可再生能源的預測精度,延長預測周期,完善調度運行輔助決策功能;完善能源氣象服務保障機制和應對極端天氣的工作方案,制定分級分類應急保供預案,做好各種極端天氣條件下的壓力測試;提升跨區域能源互調互濟水平,充分發揮“全國一盤棋”的優勢,提升重大風險共同應對能力。
三是完善構建適應能源高水平供需互動的天氣氣候服務體系和極端天氣氣候事件早期預警系統。天氣氣候服務需覆蓋電源側、電網側、負荷側等全鏈條全場景,為能源的供給、消費和安全提供高質量體系化氣象服務。極端天氣氣候事件預警系統對于能源供應和需求產生重大影響的極端事件可提前半個月至一個月實現預警。例如,國家氣候中心和國網能源研究院正共同組建“迎峰度夏/冬”能源保供氣象服務專班,共同制作《迎峰度夏/冬能源保供氣象服務專報》,針對高溫熱浪、暴雨、臺風、強對流、少風少光等重大天氣過程及能源影響預報進行聯合會商,共同繪制新型電力系統氣候風險圖譜。
四是加強氣象部門和能源電力部門的互動及聯合技術研發,推動“能源+氣象”信息深度融合。通過共享專業知識和技術資源,開展聯合技術研發,打通雙方在數據—算法—模型—業務等領域的“孤島”,形成業務閉環,共同解決新型電力系統建設過程中面臨的關鍵科學和技術
難題。