發生新冠肺炎疫情以來,數以百萬計的人被限制在自己的家中,他們依靠遠程辦公來完成工作,使用電商平臺進行購物,使用視頻網站尋找娛樂。然而,可靠的電力供應是這些所有服務的基礎,電力還為更多生活中必不可少的設備如冰箱、洗衣機和燈泡的正常使用提供保證。
在許多國家和地區,電力對于治療數量急速增長的需要在醫院中使用呼吸機和其他醫療設備的病人至關重要。在這種動蕩不安、瞬息萬變的形勢下,電力還可以保障政府與公民之間,醫生與患者之間及時的信息交流。
新冠肺炎危機不僅使我們意識到了電力在生活中不可或缺的作用,還提供了電力如何在未來幾十年發展的啟發。
今日,我們正處于這樣一個社會,它越來越依賴數字技術來維持日常生活,能源消費逐漸向電力消費傾斜。在這種情況下,確保供電安全是社會繁榮與穩定的基礎,也需要政府采取更多行動。
電力需求下降了約15%
在大多數因為新冠肺炎病毒而采取嚴格隔離措施的經濟體中,據目前統計到的數據,電力需求下降了約15%,這主要是由于工廠和企業停止運營所導致的。其中一些經濟體,如西班牙和美國加利福尼亞州,是世界上風能和太陽能發電份額最高的經濟體之一。如果電力需求迅速下降,而天氣條件保持不變,風能和太陽能等可再生能源的份額可能會比正常情況下更高。
通過這種方式,最近電力需求的下降將一些電力系統快速推進到了10年后的未來,突然之間擁有了原本不會擁有的風能和太陽能水平。這對我們理解更清潔的電力系統來說是一個重要的時刻,政策制定者和監管機構需要進行一些實操挑戰以確保電力安全。
引人注目的停電經常發生在電力需求低迷時期
在電力需求較弱的情況下,發電能力會顯得格外富裕。然而,電力系統運營商必須不斷地實時平衡需求和供應。人們通常認為停電是在供不應求的情況下發生的,但事實上,最近一些最引人注目的停電發生在電力需求低迷的時期。
當來自風能和太陽能的電力滿足了大部分需求時,系統需要保持靈活性,以便在供應模式改變時迅速增加其他發電來源。有時候,在某一特定時刻風能和太陽能所占份額非常高,這也使得維護電網穩定性更具挑戰性。
系統運營商已經研究出應對這些挑戰的方法,但是非常規的事態發展,比如新冠肺炎全球大流行期間整個國家進行封鎖,還是為他們創造了新的考驗。比如,歐洲大部分地區工業和商業活動突然放緩,減少了對電力的需求,但同時也使電力系統失去了保持靈活性的關鍵來源。在正常情況下,工廠等大型用電客戶可以調整其用電量,以幫助維持系統平衡,但這種選擇在今天很難實現。這凸顯出需要決策者仔細評估極端情況下靈活性資源的潛在可獲得性。
需要獎勵對電力安全做出貢獻的不同電力來源
盡管諸如電池儲能電站之類具有短期靈活性的新形式正在興起,但大多數電力系統依靠可在短時間內迅速增加或減少發電量的天然氣發電廠來提供靈活性,這也凸顯出天然氣在清潔能源轉型中的關鍵作用。
如今,大多數天然氣發電廠如果只是不時地用來幫助系統適應需求的變化就會毫無疑問地面臨虧損。當前,新冠肺炎危機期間較低的電力需求水平增加了這種壓力。作為經常被遺忘的發電主力,水力發電仍然是保持靈活性的重要來源。不少國家依然作為一種選項保留的產能穩固的核電是確保電力安全供應的關鍵因素。政策制定者需要獎勵對電力安全做出貢獻的不同電力來源,這可以使他們建立可行的商業模式。
電網是當今電力系統的支柱,在清潔能源轉型中變得更加重要。大多數風電場和太陽能發電場以及所有靈活的發電廠都連接到了主電網。在歐洲和北美,這些電網都依賴老化的傳輸線將電力輸送到不同的地區。未來幾年,對這些輸電網絡的重大投資將至關重要。
風能和太陽能也可以提供靈活性,電力系統將越來越依賴它們來做到這一點。當深夜需求下降時,風力發電可以逐漸降低。當太陽能供過于求時,可以在中午關閉一些太陽能發電。假以時日,來自可再生能源的發電可能不再是簡單地跟隨天氣變化,而是必須以智能的方式進行管理,以降低成本并提高電力安全。
確保電力系統擁有足夠的人力資源
值得慶幸的是,大多數有嚴格隔離政策地區的電網到目前為止都避免了受極端天氣的影響。如果在加利福尼亞,去年的火災與今年的隔離措施碰在一起,后果將不堪設想。
電網比管道更容易受到極端天氣的影響,這對正在規劃日益數字化的能源系統的政策制定者來說,是一個至關重要的考慮因素。他們的長期目標是通過投資地下電纜和分散存儲,以及設計對颶風和洪水等緊急情況有彈性的電網布局,使電網變得更加堅固。
盡管在電力系統中越來越多地使用數字技術,但新冠肺炎危機也提醒著我們熟練作業員的重要作用。電網維護和維修是勞動密集型工作,必須由工人和工程師現場完成。在大多數國家,政府已經免除了電網維修團隊的隔離。電網企業需要確保員工在執行關鍵工作時的安全。當前新冠肺炎危機的一個關鍵教訓是,要確保電力系統不僅擁有足夠的實物資產,還要擁有足夠的人力資源。
建設網絡防御系統
電網企業正在日益數字化,這為提高電網系統的效率和靈活性帶來了新的機遇。然而,這也使電網更容易受到網絡攻擊。政策制定者需要將網絡安全放在電力系統管理和運營的核心位置,而不是將其視為一個附加部門。
如今,電力生產不再僅僅屬于大型公用事業。工廠、家庭和企業都可以在屋頂和空地上安裝太陽能電池板。數字技術使這些小型用戶也能夠將他們的光伏發電的過剩電力出售給更廣泛的電網。然而他們中的許多人可能沒有專業的網絡安全管理工具來管理迷你太陽能發電場。這就要求要制定最低標準來確保軟件、設備和服務提供商安全運作。
現在的新冠肺炎危機凸顯了電力基礎設施和技術的關鍵價值,它們是應對危機的基礎。此外,新冠肺炎危機還揭示了一些關于電力行業未來的重要見解,啟發了政策制定者需要做些什么,以確保在清潔能源技術越來越崛起的同時保持安全可靠。
各國政府關注迫在眉睫的公共衛生緊急情況是正確的,但在市場極度波動的當下,他們也必須保持對電力安全的警惕,保護這些重要資產。在這個非常時期,我們可以沒有很多東西,但我們不能沒有電力。