2019年,世界上陸續(xù)有5個國家和地區(qū)遭遇了短暫的黑暗“洗禮”。
3月7日至3月27日,委內(nèi)瑞拉。
連續(xù)發(fā)生了兩次大范圍停電,古里水電站、變電站、變壓器、輸電線路都成為了攻擊目標(biāo)。
6月16日早7時許,阿根廷和烏拉圭。
阿根廷電力公司Edesur Argentina在推特表示,“由于電力互聯(lián)系統(tǒng)大規(guī)模故障,導(dǎo)致阿根廷和烏拉圭全境停電。”巴西部分地區(qū)、巴拉圭和智利也受到波及。
7月13日傍晚6時47分,美國紐約。
曼哈頓中城和上西區(qū)出現(xiàn)大面積停電,時代廣場、地鐵站、電影院、百貨公司等因停電原因陷入一片漆黑,部分地鐵線路暫停運營,十字路口出現(xiàn)交通堵塞。
8月9日下午4點50分左右,英國。
英格蘭和威爾士的大片地區(qū)遭遇斷電,導(dǎo)致近100萬人在高峰時段受影響,交通信號燈被切斷,火車停運,航班停飛。
10月9日,美國加利福尼亞州。
作為旨在防止野火爆發(fā)的預(yù)防措施,加州最大的公用事業(yè)公司PG&E從10月9日凌晨開始,切斷加州北部和中部的電力供應(yīng),據(jù)媒體報道,影響近80萬用戶,經(jīng)濟損失近25億美元。11月,為防山火,加州部分地區(qū)再次斷電。
站在2019年年末回望,我們不禁會想:2020年,世界能少經(jīng)歷一些“黑暗時刻”嗎?
電力基礎(chǔ)設(shè)施衰老之痛
設(shè)備老舊、年久失修是部分停電事故的主要原因之一。
eo曾報道過,輸電網(wǎng)總長超過一萬七千公里的紐約電網(wǎng)有80%的線路建于1980年之前。美國能源部(DOE)統(tǒng)計,該國70%的輸電線路和電力變壓器運行年限在25年以上,60%的斷路器運行年限超過30年。
最大的挑戰(zhàn)在于獲得建造新輸電線路的許可。美國電網(wǎng)企業(yè)人士透露,在紐約建設(shè)線路需要取得多個許可證,包括選址、環(huán)境等。單從選址看,紐約項目同時需要美國能源部的總統(tǒng)許可證以及美國陸軍工程團許可證。在佛蒙特州還需要另外13個州級許可證,且在申請許可之前,要與政界、社區(qū)委員會、當(dāng)?shù)乩嫦嚓P(guān)者以及環(huán)保團體會面。“我們有過200到250次會議”,上述人士指出。
建設(shè)資金也是一大難題。FERC Order1000意欲打破基礎(chǔ)設(shè)施投資的瓶頸,但依舊未能取得成功,部分原因在于,沒有提出一種集中的方式將成本分配給不同的利益相關(guān)方,輸電線是每個人都想要的一類資產(chǎn),但沒有人愿意為此付費。
時間成本更是高昂。由于美國各州電力市場化改革模式和進程不同,電網(wǎng)管理體制機制及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也存在較大差異,輸電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和管理面臨跨州協(xié)調(diào)困難、輸電項目審批程序復(fù)雜、審批時間長、獲批困難等問題,北美電力可靠性公司(NERC)的研究顯示,美國輸電網(wǎng)項目從許可、選址到建設(shè)通常需要7-10年時間。
“青黃不接”的電力基礎(chǔ)設(shè)施一時半會兒難以徹底改變,停電事件倒是觸發(fā)了用戶“自力更生”。據(jù)媒體報道,加利福尼亞公用事業(yè)委員會(CPUC)計劃在2024年之前將自發(fā)電激勵計劃(SGIP)總預(yù)算12億美元中的6.13億美元用于火災(zāi)高風(fēng)險用戶的太陽能+儲能系統(tǒng)的部署。
2020年,儲能會幫助衰老的電力系統(tǒng)闖過難關(guān)嗎?
新能源帶來的系統(tǒng)性挑戰(zhàn)
2019年8月9日下午5點左右英國發(fā)生的大規(guī)模停電事故與可再生能源蓬勃發(fā)展給電力系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)不無關(guān)系。
根據(jù)8月20日英國天然氣和電力市場監(jiān)管機構(gòu)Ofgem(The Office of Gasand Electricity Markets)公布的“8月9日英格蘭和威爾士停電事故的臨時性分析報告(Interim Report)”,雷擊(lightningstrike)是造成這次停電事故的起因。英國《衛(wèi)報》報道,在事故發(fā)生時,英國國家電網(wǎng)只有1000MW備用電源,而實際功率缺口超過1300MW。
事故一出,人們紛紛發(fā)問,英國電網(wǎng)一次雷擊都“頂不住”?
相關(guān)媒體報道,政府能源政策顧問Dieter Helm教授表示,停電本不應(yīng)該發(fā)生,如果僅因為兩座發(fā)電廠停機導(dǎo)致停電,那一定是出現(xiàn)了基礎(chǔ)性問題。
為了減少碳排放,英國大力發(fā)展可再生能源。2018年數(shù)據(jù)顯示,在英國電力供給中,燃?xì)獍l(fā)電占比35.76%、可再生能源占比29.62%、核電占比12.63%、互聯(lián)線路占比6.05%、煤電占比2.89%,其他占比1.33%。這使得管理電力系統(tǒng)變得更為復(fù)雜,據(jù)《金融時報》報道,盡管此次事故與海上風(fēng)電場無關(guān),但仍有分析人士認(rèn)為,相比傳統(tǒng)的煤電、氣電,海上風(fēng)電場減少了電力系統(tǒng)的“慣量”,當(dāng)出力驟降時,電力系統(tǒng)頻率更容易受到影響。
國內(nèi)電力系統(tǒng)研究所在事故發(fā)生后數(shù)天發(fā)布了一篇分析報告指出,對高風(fēng)電滲透率下的電網(wǎng)運行特性(特別是頻率響應(yīng)特性)掌握不夠、對電網(wǎng)安全運行裕度考慮不充分,是本次事故的間接原因。
文章同時提到,國內(nèi)應(yīng)加強含高比例新能源電網(wǎng)的頻率特性研究,尤其是含高比例新能源電網(wǎng)受擾后頻率響應(yīng)的時空分布特性,并校核其擾動是否會觸發(fā)其他設(shè)備二次脫網(wǎng);確保風(fēng)電機組涉網(wǎng)性能達標(biāo);此外,在本次大停電中,抽蓄機組及時增加出力,阻止了事故進一步擴大,應(yīng)加強對抽蓄機組的管理,確保其合理配置及正確動作。
據(jù)eo了解,英國這次大規(guī)模停電事故也間接促使國內(nèi)考慮未來煤電的作用,比如為東部地區(qū)系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量等。
一位業(yè)內(nèi)人士總結(jié)說,世界范圍內(nèi),隨著能源轉(zhuǎn)型的不斷深入,新能源的發(fā)展本身已經(jīng)不是問題,未來挑戰(zhàn)都來自新能源帶來的問題。
設(shè)備“卡脖子”風(fēng)險
自3月7日至3月27日,委內(nèi)瑞拉電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生了兩次大范圍停電,該國政府兩次組織恢復(fù)電網(wǎng)。據(jù)國內(nèi)外媒體深度報道,委內(nèi)瑞拉電網(wǎng)陸續(xù)遭受了五輪攻擊,古里水電站、變電站、變壓器、輸電線路都成為了攻擊目標(biāo)。
綜合媒體及官方公布的相關(guān)信息,停電的可能原因除了人為破壞,火災(zāi)引發(fā)線路跳閘,電力系統(tǒng)設(shè)備老化等,政府方面曾表示這是敵對力量發(fā)動的惡意襲擊。政府發(fā)表聲明稱,停電原因是遭到古里水電站計算機系統(tǒng)中樞以及連接到加拉加斯(首都)控制中樞遭受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。
據(jù)了解,委內(nèi)瑞拉停電事故中的古里水電站使用的電廠自動化系統(tǒng)采用了瑞典ABB公司的相關(guān)設(shè)備。eo曾報道過,供電局的一位負(fù)責(zé)人在2019年9月3日成果發(fā)布的媒體會上表示,盡管國內(nèi)電力主網(wǎng)輸變電設(shè)備的國產(chǎn)化率已達到99%左右,但電力企業(yè)機房數(shù)據(jù)中心等信息系統(tǒng)設(shè)備的國產(chǎn)化率卻很低。
中國電力科學(xué)研究院有限公司信息通信研究所副所長朱朝陽年中撰文指出,我國應(yīng)加強對供應(yīng)鏈安全的重視,提升芯片、存儲、操作系統(tǒng)、中間件等的研發(fā)能力,加快電力監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵安全裝備升級換代,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全自主可控;強化電力監(jiān)控系統(tǒng)本質(zhì)安全,提升電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知與預(yù)測預(yù)警能力;培養(yǎng)一支素質(zhì)高、技術(shù)過硬的高端網(wǎng)絡(luò)安全人才隊伍。
無論委內(nèi)瑞拉大停電事件真相如何,對于國民經(jīng)濟基礎(chǔ)部門的電力行業(yè)來說,設(shè)備的國產(chǎn)替代需求已迅速提上議程。