美國《POWER》雜志高級副主編索娜麗·帕特爾(Sonal Patel)去年12月1日發文，就國際能源署(IEA)電力系統過渡專題報告，談到能源轉型可能存在新興的5種風險......[1]

附圖：到2030年，通過技術可調度發電能力的凈增加量(規定政策與可持續發展兩個方案存在明顯的差距)。

Source: IEA World Energy Outlook 2019

注：STEPS，規定政策方案;SDS，可持續發展方案;EU，歐盟;ASEAN，東南亞國家聯盟;其他低碳能源(包括地熱、集中太陽能、生物質和海洋電力)

在10月27日舉行的第二屆可再生能源系統集成全球部長級會議上，幾位高級決策者指出了影響各自國家獨特電力系統和清潔能源轉型的若干地方性挑戰。

總的來說，大多數人同意，但最大的威脅糾纏在復雜的“三難”之中：即某些人所說，不可能“同時”確保可靠性、可負擔性和可持續性“三為一體”。

正如國際能源機構(IEA)總干事法提赫•比羅爾(Fatih Birol)在會議開幕式上說的，這個問題是該機構的“頭等大事”。盡管這個總部設在巴黎的政府間組織是在1973年石油危機后成立的，目的是確保全球石油安全，幾十年來，它的使命已擴大到天然氣安全。但部長們最近要求IEA “密切關注電力安全問題”。因為電力盡管只占當今全球能源消耗的五分之一，但Birol說，“正如新冠病毒危機‘突顯’的那樣，電力對于現代社會的運轉以及降低全球排放至關重要。” 與此同時，電力不僅在未來能源系統中發揮作用，而且還要在供暖、制冷、運輸以及通信、金融和醫療等許多數字集成部門發揮更大的作用。

根據IEA對可持續發展前景的樂觀預測，到2040年，電力將超過石油，成為世界上最大的能源資源。許多國家，特別是那些屬于經濟合作與發展組織(OECD)框架內的國家，已經保持了高水平的電力安全，這主要是由于具有良好的中央控制系統和相對簡單的供應鏈。然而，最近的技術和政策發展正在促使過去一個世紀占主導地位的電力安全模式發生根本性變化。Birol說，政府和公用事業公司必須認識到這些對可靠性的新威脅，而且要緊跟變化的步伐，更新政策、法規和市場設計。他說，這種方法必須是廣泛的，而且要整合技術、經濟和政治各個層面。

為了讓大家明白這一點，IEA 10月27日發布“首開先河”的報告[2]。在全球電力系統發生各種劇烈變化的背景下，對可靠性威脅進行了調查。尤其值得注意的是IEA對其所謂“電力安全”的精確定義，即“電力系統通過抵御和恢復干擾和突發事件，確保電力不間斷供應的能力。” IEA說，該定義包含另外三個關鍵因素:充足性，即“電力系統在正常運行條件下，隨時滿足一個地區總電力需求的能力”;運行安全，即“電力系統在發生任何類型的事件后，能夠盡快保持正常狀態或恢復到正常狀態的能力”;彈性，或稱“系統及其組成部分吸收、適應短期沖擊和長期變化并從中恢復的能力”。

在這個報告中，IEA強調三種類型的電力供應中斷。包括初始中斷導致系統因線路過載不斷增加而崩潰時的“級聯”停電或“黑”系統事件。“這類事件，大多是由于設備故障和同時發生的意外事件，很少與發電裝機容量不足有關。最近的例子包括2018年北海道因地震造成的停電，以及2016年南澳大利亞州因強烈風暴和存在有缺陷的互聯標準造成的停電。更常見的情況是，當預計電力供應短缺時，系統運營者故意切斷電源，作為一種預防措施，以維持系統平衡。加州2020年8月的減負荷事件就是個突出的例子。最后，某些國家由于供應和需求嚴重不足，系統運營者不得不有計劃地限制電力供應，遭受長時間的電力“配給期”。南非持續的電力配給是供應不穩定對宏觀經濟影響的“警世恒言”。

國際能源機構特別指出威脅電力安全的五種“新興”的風險。

供應格局不斷變化

因為風力發電和太陽能光伏發電等可再生能源比火力越來越便宜，它們正充斥全球市場。但因與用電需求不同步，不會帶來系統慣性，它們的增長將要求系統具有相當大的靈活性(見上附圖)，以及更詳細的輸出預測。為增加應對實際供應中斷和燃料價格波動的彈性，IEA建議增加多樣化電力供應(但傾向于低碳能源)，提高供需反應的靈活性。盡管分布式發電比集中式系統更有彈性，運營商仍需要增強態勢感知能力。

為了確保對所有因素進行評估，IEA敦促各國政府在規劃框架內全面考慮影響發電、輸電和分配的電力復雜性。它還強調正在出現的綜合規劃做法，例如跨不同司法管轄區和平衡地區的區域間規劃;對不同的供需資源進行綜合規劃;以及電力部門和其他部門之間的綜合規劃。

至關重要的是對未來系統安全的投資

IEA表示，盡管近年來風能和太陽能光伏設備的裝機增量令人印象深刻，但電力部門總體支出“所需的資金，似乎不足以應對即將到來的安全挑戰”。特別是由于疫情大流行，資源投資，包括新建大型可調度的低碳電廠如水電和核電，大幅度下降。天然氣發電的支出也停滯不前，甚至2019年電池儲能的投資也出現了“持平”。IEA說，“這些趨勢，顯然與可持續又具有復原力的電力系統的未來需求不符。”“面對更大的供需變化，保持可靠性，需要在電網和靈活資源(包括需求方、分布式和儲能資源)上更多、更及時的投資，以確保電力系統在任何時候都足夠靈活和多樣化。”

供電安全與天然氣供應能力間的風險聯系

隨著煤炭、褐煤和核能逐步退出，更多的國家開始轉向天然氣發電，以提供靈活性。這就在供電安全與天然氣供應能力之間建立起“更緊密的聯系”。IEA警告稱，“這就有必要評估天然氣系統的供應能力，尤其是考慮到國內產量下降和可能關閉的天然氣儲存場所之際。”

網絡安全一直是關注的焦點

IEA贊揚數字化在提高電廠效率、節約成本、縮短停電時間以及調動一系列終端設備，滿足電力部門需求方面的能力。報告稱，“互聯設備和物聯網以及其他智能電網技術，可以釋放更大的需求響應資源，提高能源效率，并以成本有效和安全的方式，促進更高比例地整合可變的可再生能源。” 然而它警告說，互聯設備和分布式能源的增長，也“擴大了電力系統的潛在網絡攻擊面”。自2015年烏克蘭西部電網遭襲擊以來，這類事件急劇增加。然而據稱，盡管在全球價值鏈中應對網絡風險的努力不斷強化，各國政府正在實施網絡彈性政策，投資和監管努力仍必須跟上不斷演變的網絡威脅。

氣候變化的壓力越來越大

IEA說，氣候變化導致全球氣溫上升、降水模式不穩、海平面上升、以及更頻繁或更強烈的極端天氣事件，“對電力安全有重大影響”。對于發電來說，氣候變化的影響會降低效率，改變熱能和可再生能源設施的可用性和發電潛力。輸電和配電網絡也可能遭受更高的損失、傳輸能力的變化和物理損壞。與此同時，氣候變化最不確定的影響，可能是它對電力需求的影響，電力需求已在隨著制冷和供暖需求而變化。IEA警告說，到目前為止，盡管有幾個國家認識到這些風險，但IEA只有17個成員國將具體的電力安全行動納入國家適應戰略，包括強健、靈活和恢復這三個關鍵方面。其中，只有6項行動覆蓋了整個價值鏈。

為了管理所有這些風險，IEA敦促各國識別并努力管理和減輕風險，監測進展。同樣重要的是，應對和恢復供應中斷的各種計劃。報告稱，要實現這些壯舉，最好的辦法或許是在整個電力系統內建立明確的責任、激勵機制和各項規則。

電力專業人員或許要仔細研讀IEA的這個報告。

資料與注釋

1. Sonal Patel, Five Emerging Risks That Could Hamper Energy Transitions, POWER, Dec 1, 2020

2. IEA，Power Systems in Transition，Challenges and opportunities ahead for electricity security，27 October 2020