近期，美國(guó)加利福尼亞州在高溫天實(shí)施輪流停電引起廣泛關(guān)注。這暴露出美國(guó)電網(wǎng)發(fā)展中存在的什么問題？對(duì)我國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行又有何啟示？
美國(guó)加州近20年來第一次“電力危機(jī)”
本次輪流停電事件可追溯至美國(guó)西部時(shí)間8月14日，加州電力系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商（California Independent System Operator，CAISO）發(fā)布三級(jí)緊急狀態(tài)。這是加州2001年以來首次發(fā)布三級(jí)緊急狀態(tài)。電力供應(yīng)商一度中斷超過40萬戶企業(yè)與家庭的電力供應(yīng)，持續(xù)時(shí)間約一個(gè)小時(shí)。
8月15日，CAISO再次發(fā)布三級(jí)緊急狀態(tài)，命令電力供應(yīng)商對(duì)用戶實(shí)施輪流停電，影響用戶超過20萬戶。兩次限電期間，CAISO估算用電高峰期間電力缺口約440萬千瓦，相當(dāng)于330萬戶的居民用電負(fù)荷。CAISO呼吁電力用戶在該時(shí)間段內(nèi)減少空調(diào)、新能源汽車等大功率負(fù)荷用電。
截至8月23日，CAISO未實(shí)施新一輪輪流停電措施，據(jù)其預(yù)測(cè)，負(fù)荷峰值已恢復(fù)到正常水平。
美國(guó)加州輪流停電暴露兩大問題
高滲透率光伏電源接入，疊加熱浪襲擊、疫情居家等因素，激化電力供需矛盾
此次事件再次暴露出，光伏發(fā)電出力特性會(huì)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大影響。截至2019年年底，美國(guó)加州光伏發(fā)電的裝機(jī)容量為2740萬千瓦，占美國(guó)光伏發(fā)電總裝機(jī)容量比例約36%，居全美第一。光伏發(fā)電量通常情況下占加州總發(fā)電量的比例約為20%。在高比例光伏發(fā)電接入的情況下，加州凈負(fù)荷曲線為“鴨型”曲線，即負(fù)荷曲線在中午前后到達(dá)低點(diǎn)，在15時(shí)之后開始上升，負(fù)荷曲線峰谷差大。這為加州電力調(diào)度帶來困難。為此，加州一直非常重視需求響應(yīng)發(fā)展，通過相關(guān)激勵(lì)手段調(diào)動(dòng)負(fù)荷側(cè)靈活資源積極性，以解決電力供需矛盾。然而，此次罕見熱浪襲擊加州，加之疫情影響，居民大多居家，空調(diào)負(fù)荷等溫度調(diào)節(jié)負(fù)荷激增，大大激化了原有的電力供需矛盾。
供需緊張情況下，電力及上游能源供應(yīng)價(jià)格高漲
電力供需緊張?jiān)陔娏吧嫌文茉词袌?chǎng)上造成了一系列連鎖影響。加州電網(wǎng)調(diào)峰電源以燃?xì)鈾C(jī)組為主，截至14日，加州每立方米天然氣價(jià)格三天內(nèi)上漲2.19美元，平均價(jià)格達(dá)到6.655美元，約為平時(shí)價(jià)格的兩倍。
當(dāng)?shù)仉娏εl(fā)價(jià)格也一度超過1美元每千瓦時(shí)，大大超出當(dāng)?shù)鼐用衿綍r(shí)用電的平均成本（約20美分每千瓦時(shí)）。這對(duì)于疫情下已較為脆弱的用戶經(jīng)濟(jì)承受能力可以說是雪上加霜。
本次事件對(duì)我國(guó)有何啟示
多情形疊加給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力帶來極限考驗(yàn)
本次加州輪流停電事件一方面說明，光伏發(fā)電、風(fēng)電等電源出力具有波動(dòng)性、反調(diào)峰性，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的威脅不可忽視。高比例新能源發(fā)電接入的情形下，亟須開展電力電子化電力系統(tǒng)穩(wěn)定性基礎(chǔ)分析、電力電子化電源的寬頻帶振蕩特性等基礎(chǔ)理論研究，完善電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系，突破海量超電磁暫態(tài)仿真技術(shù)瓶頸，提高電網(wǎng)仿真分析能力，支撐深度認(rèn)知電網(wǎng)特性。
另一方面，本次加州輪流停電事件中，高比例光伏發(fā)電接入、罕見高溫、疫情居家等多因素交織，充分表明在電網(wǎng)安全運(yùn)行中，考慮單一因素具有一定的局限性，多種情景疊加則進(jìn)一步考驗(yàn)電網(wǎng)供電能力。電網(wǎng)企業(yè)需在規(guī)劃、運(yùn)行、營(yíng)銷乃至應(yīng)急等環(huán)節(jié)充分考慮綜合因素，確保供電可靠。
充分利用負(fù)荷側(cè)靈活資源是化解電力供需矛盾的重要途徑
隨著分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車等領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，負(fù)荷側(cè)靈活資源有著極大的開發(fā)利用空間。加州長(zhǎng)期重視發(fā)揮負(fù)荷側(cè)潛力。在此次事件中，CAISO呼吁用戶通過錯(cuò)峰用電、調(diào)高空調(diào)溫度等措施，化解供需矛盾。
我國(guó)經(jīng)過多年摸索，在負(fù)荷側(cè)靈活資源利用上取得了顯著成效。例如國(guó)家電網(wǎng)公司在江蘇建成了大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)柔性負(fù)荷進(jìn)行策略引導(dǎo)和集中控制，使江蘇電網(wǎng)具備260萬千瓦毫秒級(jí)、376萬千瓦秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制能力，有效增強(qiáng)了電網(wǎng)供應(yīng)保障能力。據(jù)相關(guān)研究，我國(guó)負(fù)荷側(cè)靈活資源超過2億千瓦，通過相關(guān)政策、機(jī)制挖掘這些資源價(jià)值，意義重大。
發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)保障電力民生領(lǐng)域價(jià)格穩(wěn)定
電力服務(wù)具有普惠特點(diǎn)，涉及民生問題。本次加州輪流停電事件中，電價(jià)快速上漲加重了防疫期間居民、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成巨大影響。因此，加州州長(zhǎng)紐瑟姆表示，在沒有事先警告或沒有足夠準(zhǔn)備時(shí)間的情況下，停電是不可接受的，并要求相關(guān)能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)此次事件進(jìn)行深入調(diào)查。
反觀國(guó)內(nèi)，在防控新冠肺炎疫情期間，電網(wǎng)企業(yè)主動(dòng)擔(dān)當(dāng)，堅(jiān)決執(zhí)行國(guó)家降低電價(jià)政策，有力支撐“六穩(wěn)”“六?！蹦繕?biāo)實(shí)現(xiàn)，充分體現(xiàn)出我國(guó)的制度優(yōu)勢(shì)?？梢姡覈?guó)電網(wǎng)健康發(fā)展需要堅(jiān)持制度自信，發(fā)揮國(guó)有企業(yè)“六個(gè)力量”，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和民生改善提供有力保障。
（作者單位：國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司）
