气象灾害下电力系统面临的风险辨析及应对策略

南亚
强降水、风暴、极端高温、雷暴
略，极端天气事件后的恢复性策略。
本文从生产、消费、传输等环节辨析气象灾害出现时电
力系统面临的风险，针对性地提出电力系统所采取的控制策
略，可为电力系统规划、建设、运营提供指导。
基金项目：中国能源建设集团开展亚洲开发银行研究项目 （编号：QZ12311）
收稿日期：2020－09－14
气候变化对电力系统长期影响综述
气候变化
对电力系统的主要影响
降水减少
发电减少，系统灵活性下降
降水减少
水资源竞争加剧
温度上升
蒸发增加，库容减少，发电减少
强风天气增多
蒸发增加，库容减少，发电减少
降水增加
超过库容，危及水坝安全
风速变化
风机选型，风电经济性，开发力度
强风天气增多
利用率提高，过高的风速导致风机停运
长 1 000 GW 以上。积极发展可再生能源已在全球范围内得到
响应，逐渐减少对化石能源的依赖，新能源替代化石能源成
在气候变暖、极端气象灾害频发的背景下，提高电力系
统抗灾性能，可能需要更多关注极端气温、风暴、强降水、
为主流能源的趋势。
发展可再生能源在气候变化方面另一个收益是减少极端
低温冰冻、雷暴等典型气象灾害。
变电站
用户
温度升高
不确定性增加，开发难度加大
冷却水温度上升，机组运行强度下降
空气密度下降，燃气机组发电效率下降
降水减少
水资源竞争加剧、电厂冷却水用量减少
温度上升
设备极限输送容量下降，安全性降低，损耗加大
降水增多
洪水、滑坡、泥石流破坏输电设施
暴风天气增多
设备受损概率加大
温度上升
空调负荷增加，高峰负荷用电上升
实用的手段。电力行业是消耗一次能源的大户，积极提高能
电厂出力的减少。
效是电力系统节能减排和提高经济效益的重要手段。
为此，需要将自身资源禀赋与气候变化趋势相结合，调
长远发展。气候变化对电力系统长期影响综述如表 2 所示。
表2
领域
图1
亚洲各地区影响电力系统的主要气象灾害分布及其危险度
类型
水电
1.2 气候变化及其影响
由于气候变暖，导致了极端天气、气候事件和重大自然
灾 害 的 频 繁 发 生 。 在 过 去 40 年 中 ， 应 急 事 件 数 据 库
（EM-DAT） 记 录 的 全 球 自 然 灾 害 频 率 增 加 了 近 3 倍 ， 从
中图分类号：TM7
文献标志码：A
文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 12－0030－03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Risk Analysis and Strategies of Power System under Climate Disaster
Lu Geng1，Deng Jing2※
Abstract: The impact of climate change on power system is more and more significant. As an important basic condition affecting the operation of the whole
低温室气体排放，延缓暖化进程，则发展可再生能源就是不
差，随着当地经济增长，降水减少，电力供应将受到明显制
可避免的选择。
约。一个可行的解决途径是将老挝电网与其他河流流域的电
3.2 结合气象因素调整、优化电源结构
网相联，也可与其他能源结构不同的电网相联，在通过更大范
（1） 保障能源供应
制定电源发展规划时需考虑气候变化因素对电力生产的
society, it is particularly important to identify the risks and adopt corresponding coping strategies when the climate disaster comes. The current climate disasters
温度下降
电制暖需求上升，高峰负荷用电上升
根据联合国跨政府气候变化小组 （IPCC） 的研究，气温
上升给全球带来极大影响，亚太地区将首当其冲，所面对的
问题包括降雨形态改变、季风变化无常、海平面上升、洪
[7-8]
3 电力系统应对气候变化的总体策略
应对气候变化，需要同时采取“减缓”和“适应”两种
。
方式。其中,“减缓”就是减少排放，能够降低气候变化的速
机
第 49 卷
第 12 期
电 工 程
技 术
Vol.49 No.12
MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY
DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 12. 009
卢赓, 邓婧.气象灾害下电力系统面临的风险辨析及应对策略 ［J］ . 机电工程技术，2020，49 （12）：30-32.
是：气候类型复杂多样、季风气候典型和大陆性显著。
其中绝大部分为气象灾害或气象次生、衍生灾害。
亚洲各地区可能对电力系统产生严重影响的主要气象灾
风暴 （台风、飓风、大风）、低温冰冻、极端高温、强降
害分布情况，以及各种灾害在不同地区的危险性程度分别如
水 （容易诱发洪涝、滑坡、泥石流等灾害） 和雷暴等可能对
然灾害影响的相关文献，分析了 7 大自然灾害对中国电力系统
造成的影响，并从 4 个角度总结了中国电力系统防御自然灾害
频率，以及灾害对电力系统的危害程度，1 为低风险，5 为高
风险。参照 ADB 的区划，将亚洲划分为东亚、东南亚 （含太平
洋岛国）、南亚、西亚和中亚 5 个片区。东亚、东南亚和南亚地
区需要重点防御的灾害是强降水引发的洪涝灾害和台风等风暴
并采用相应的应对策略显得尤为重要。对目前的气象灾害及其带来的影响进行总结，从电力生产、电力传输及电力消费 3 个领域辨析电力系统
所面临的风险，并根据应对气候变化采用的“减缓”与“适应”两个方式提出电力系统应对气象灾害的策略，可为电力系统规划、建设、运营
提供指导。
关键词：气象灾害；电力系统；风险辨析；应对策略
0 引言
1 气象灾害概述
电力系统作为城市生命线系统工程的重要组成部分，其
1.1 气象灾害分布
安全运行问题越来越受到人们的关注。由于电力的生产和输
亚洲大陆是地球上最大的陆地群，北临北冰洋，东临太
配多暴露在自然环境中，容易受到自然灾害的影响，主要包
平洋，南临印度洋，跨寒、温、热三带。气候的主要特征
括风灾、冰雪灾害、雷电、极端气温、水灾和地质灾害等[1]，
围的互相支援，增强湄公河次区域国家应对气候变化的能力。
3.4 改变用能模式
影响。某些气候变化会导致特定类型电源发电的减少，如长
（1） 提高能源利用效率
期降水减少将引起水资源竞争加剧，发电生产用水的减少，
提高能源利用效率是电力系统减少温室气体排放最经济
进而导致水电、火电发电的减少；气温的上升也会导致火电
meteorological disasters were proposed, which could provide guidance for power system planning, construction and operation.
Key words: climate disasters; power system; risk analysis; strategies
1975—1984 年的 1 300 多起增加到 2005—2014 年的 3 900 多起
（图 2）。在此期间，水文 （洪水） 和气象 （暴雨、风暴、热
风电
电力
生产
浪） 事件的数量急剧增加，而气候事件和地质灾害增多的趋
光伏
储能
势不明显。虽然气候变化与自然灾害之间的因果关系尚未完
核电
全了解，但仍然面临着与气候有关的自然灾害频发的事实。
[9]
洪涝、强台风、极端气温、冰雪灾害等气象灾害有所加剧 ；
在社会经济日益发展的情况下，极端气象灾害造成的损失呈
增大趋势[10]。
发展可再生能源在应对气候变化方面，第一个收益是减
能源署发布的 《可再生能源 2018—分析和预测至 2023》 报告
2018—2023 年期间，全球可再生能源发电装机容量预计将增
and their impacts were summarized, and the risks faced by the power system were analyzed from three fields of power production, power transmission and power
类灾害[4-6]。西亚、中亚地区则需要更多考虑极端气温的影响。
表1
亚洲各地区可能对电力系统产生较大影响的主要气象灾害分布表
的各种对策。鞠平等[3]总结了电力系统弹性策略框架。分为极
地区
主要气象灾害
端天气事件前的预防性策略，极端天气事件中的实时性策
东亚
风暴、强降水、低温冰冻、极端高温
东南亚
风暴、强降水、雷暴、极端高温
表 1 和图 1 所示。危险度的确定考虑的因素主要是灾害的发生
电力系统产生大规模、大范围影响。掌握当地的主要气象灾
害分布情况并对电力系统所面临的风险进行辨析，是减少电
力系统受灾害影响的基本前提。
目前为止wenku.baidu.com大部分的研究集中在气候变化对电力系统整
[2]
体影响及减缓策略研究，丛荣刚 归纳结了中国电力系统受自
·30 ·
西亚
极端高温、强降水 （洪涝）
中亚
低温冰冻、极端高温、强降水 （洪涝）
卢
赓，等：气象灾害下电力系统面临的风险辨析及应对策略
候的变化对电力行业也产生了很多不良影响，在电力的生
产、传输、消费各个环节都会产生直接影响，诸如发电能力
受到限制、不稳定的峰值电力需求、系统损耗增加以及其他
更多的方面。可以说，气候的改变将会深刻影响电力系统的
气象灾害下电力系统面临的风险辨析及应对策略*
卢
赓 1，邓
（1. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司， 广州
婧 2※
510663；2. 华南理工大学 广州学院， 广州
510800）
摘要：气候变化对电力系统的影响越来越显著。电力系统作为影响整个社会运转的重要基础条件，在气象灾害来临时，如何识别其带来的风险
强风天气减少
风电发电小时数降低
云量增多
太阳能发电小时数降低
降水增加
空气含水量上升，最大出力下降
温度升高
电池效率降低，系统灵活性下降
极端天气增多
影响安全性
温度升高
冷却水温度上升，机组运行强度下降
波浪能 强风天气变化
化石
能源
电力
传输
图2
电力
按类型分列的全球自然灾害频度 （1970-2014 年）
消费
线路 /
亚洲是最容易受到全球气温上升影响的地区。据相关研
率和范围；而“适应”则作为一种生存和发展战略，能够降
究，现在自然灾害影响亚洲及太平洋地区人民的可能性是非
低对气候变化的敏感性，从而最终降低由气候变化所带来的
洲的 4 倍，比欧洲或北美地区高 25 倍。根据风险管理集团 Ma⁃
脆弱性[11]。
灾，以及威力更强的热带气旋
plecroft 编制的气候变化脆弱性指数，被列为“极端风险”的
3.1 积极发展可再生能源
达、胡志明和加尔各答。据相关资料显示，在全球变暖大背
少化石能源燃烧 （全球温室气体排放的主要来源）。根据国际
所有 7 个城市都在亚洲：达卡、马尼拉、曼谷、仰光、雅加
景下，亚洲地区气温升高、气候变暖的变化带来的强降水、
consumption, according to the two ways of "mitigation" and "adaptation" adopted in response to climate change, the strategies of power system to cope with
天气发生频度。全球气候变暖导致的干旱、暴雨和冰冻等极
2 气候变化下电力系统面临的风险
端天气频发给电力系统的稳定和安全带来了极大威胁。要维
近年来，全球气候变暖，气候异常现象增多，大范围气
·31 ·
持电网安全可靠运行就不能不考虑全球暖化的影响，而要降
2020 年 12 月
机 电 工 程 技 术
第 49 卷 第 12 期
（1. China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, China;
2. School of Electrical Engineering, Guangzhou College of South China University of Technology, Guangzhou 510800, China）