中國儲能網(wǎng)訊：2020年10月，國際能源署（IEA）發(fā)布《電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型：電力安全的挑戰(zhàn)與機遇》報告。清華大學李天梟博士對報告摘要進行了翻譯，轉(zhuǎn)載如下：
前言
電力是所有現(xiàn)代經(jīng)濟的一個組成部分，支持從醫(yī)療保健、銀行到交通等一系列關(guān)鍵服務(wù)。因此，電力的安全供應至關(guān)重要。電力行業(yè)正在經(jīng)歷根本性變革：脫碳與可再生能源的快速增長、數(shù)字化擴大了網(wǎng)絡(luò)攻擊的范圍，以及氣候變化導致更多極端天氣事件。為此，政府、行業(yè)和其他利益相關(guān)方將需要通過更新政策、法規(guī)和市場設(shè)計來改進其確保電力安全的框架。
本報告調(diào)查了電力部門正在進行的多種轉(zhuǎn)型，這將導致未來的一個新系統(tǒng)。在這份報告中，電力安全的三個關(guān)鍵方面首次得到了解決：具有更多可變可再生能源的能源轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)風險和氣候影響。此外，還探討了新技術(shù)和需求方面的反應以及其他部門電氣化的作用。所有這些變化的例子和案例研究都來自世界各地的電力系統(tǒng)。本文描述了評估和提供電力安全的現(xiàn)有框架，并提供了最佳實踐和建議，以指導政策制定者適應當前的各種趨勢。
執(zhí)行摘要
安全的電力供應對我們社會的繁榮至關(guān)重要，對全天候的數(shù)字經(jīng)濟也是不可或缺的。最近Covid-19大流行造成的困難提醒我們，電力在我們生活的各個方面都至關(guān)重要，從保持醫(yī)療設(shè)備工作和IT系統(tǒng)可用，到適應遠程工作和視頻會議。確保安全可靠的電力供應對所有國家都至關(guān)重要。
雖然目前電力僅占最終能源消耗總量的五分之一，但它所占的比例正在上升。在符合《巴黎協(xié)定》的路徑中，如國際能源署可持續(xù)發(fā)展方案(SDS)，這一趨勢將會加速，到2040年，電力將超過石油成為主要能源來源。在國際能源署的《世界能源展望》中，在短短20年內(nèi)，電力需求將增長約50%，增長主要集中在新興和發(fā)展中經(jīng)濟體。
展望未來，預計電力將在供暖、制冷、交通以及通信、金融和醫(yī)療等許多數(shù)字化集成領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。強有力的電力安全措施的需要將成為現(xiàn)代經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)的先決條件。所有這些都將電力安全置于能源政策議程的最高位置。
電力行業(yè)格局已發(fā)生巨大的變化，從一個特點是集中式的垂直整合的系統(tǒng)和數(shù)量相對較少的大型電廠轉(zhuǎn)向一個由各種規(guī)模發(fā)電設(shè)備組成的市場，其中很多都是使用可變可再生資源。與此同時，數(shù)字技術(shù)的作用正呈指數(shù)級增長。新的數(shù)字技術(shù)在幫助管理這些更復雜的系統(tǒng)的同時，也為經(jīng)濟提供了新的機會，但它們也使電力系統(tǒng)面臨網(wǎng)絡(luò)威脅。雖然各國政府和工業(yè)界正在采取措施減緩氣候變化，但必須優(yōu)先考慮使電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施適應氣候變化的影響，以保持其穩(wěn)健性和彈性。
這些趨勢要求采取更廣泛、涵蓋范圍更廣的方法來保障電力安全：將技術(shù)、經(jīng)濟和政治層面的行動結(jié)合起來，目標是在同時包含能源轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)威脅和氣候影響的背景下，最大限度地提高短期和長期安全程度。這是第一次一份報告同時考慮這三個方面。
一、能源轉(zhuǎn)型中的電力安全
清潔能源的轉(zhuǎn)變將給世界各地的電力系統(tǒng)帶來重大的結(jié)構(gòu)變化。可變的可再生能源發(fā)電在過去的十年里已經(jīng)激增。隨著太陽能光伏和風能成為最便宜的電力資源，并有助于實現(xiàn)氣候變化的目標，這一趨勢將繼續(xù)下去，甚至還會加速。根據(jù)IEA的可持續(xù)發(fā)展預測，到2040年，可再生能源在總發(fā)電量中所占的年均比例將達到45%。
可變可再生資源的快速增長將有助于緩解傳統(tǒng)燃料的安全擔憂，但它將要求電力系統(tǒng)的靈活性迅速提高。另一方面，如今提供了絕大多數(shù)靈活性的傳統(tǒng)發(fā)電廠，正在停滯不前或衰退，尤其是那些使用煤炭和核能的發(fā)電廠。在需求方面，電氣化將增加電力需求，而技術(shù)和數(shù)字化正使消費者在更分散化的系統(tǒng)中發(fā)揮更積極的作用。
面對這些變化，確保電力安全的傳統(tǒng)框架將不再足夠。政策制定者和系統(tǒng)規(guī)劃者面臨的挑戰(zhàn)是更新政策、法規(guī)和市場設(shè)計特點，以確保電力系統(tǒng)在其清潔能源轉(zhuǎn)型過程中保持安全。
一些國家的經(jīng)驗表明，可變的可再生能源可以可靠地納入電力系統(tǒng)。世界許多地區(qū)的許多國家和地區(qū)利用不同的方法和靈活的資源成功地完成了這項任務(wù)。它們?yōu)槭澜缌粝铝艘徽坠ぞ吆徒?jīng)驗教訓，供政策制定者將其整合到工具箱中。
最佳利用現(xiàn)有的靈活性資產(chǎn)并確保在需要時保留這些資產(chǎn)應該是策略優(yōu)先事項。這將需要市場和監(jiān)管改革，以更好地獎勵各種形式的靈活性，并對可調(diào)遣物資退役計劃的影響進行審慎、充分的評估。
然而，在未來，需要在擴大太陽能和風能的同時開發(fā)新的額外靈活性資源，特別是在面臨強勁電力需求增長的新興和發(fā)展中經(jīng)濟體。面對更大的供需波動性，保持可靠性將需要對網(wǎng)絡(luò)和靈活資源(包括需求側(cè)、分布式和存儲資源)進行更大、更及時的投資，以確保電力系統(tǒng)在任何時候都足夠靈活和多樣化。
值得注意的是，目前的投資趨勢不支持這種需要，因此需要盡早加以改進。電網(wǎng)尤其值得關(guān)注，自2015年以來，電網(wǎng)投資已經(jīng)下降了16.3%。網(wǎng)格還需要長期的規(guī)劃，有很長的施工前置時間，經(jīng)常面臨社會接受問題。
建立新的資產(chǎn)以提供所需的充足性和靈活性將需要更新市場設(shè)計。增加對可再生能源的依賴，將增加對技術(shù)的需求，以提供靈活性和充足性的系統(tǒng)。這將包括存儲、互聯(lián)、許多地區(qū)的天然氣發(fā)電廠，以及數(shù)字化帶來的需求側(cè)響應。還需要更新規(guī)劃辦法，采用更先進的概率分析，以說明并使所有現(xiàn)有技術(shù)都能作出充分的貢獻。
二、加強網(wǎng)絡(luò)彈性
數(shù)字化為電力系統(tǒng)和清潔能源轉(zhuǎn)型提供了許多好處。與此同時，并網(wǎng)能源和設(shè)備的快速增長擴大了潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊范圍，而整個系統(tǒng)的互聯(lián)性和自動化程度的提高也給網(wǎng)絡(luò)安全帶來了風險。
電力系統(tǒng)受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅是巨大的，而且還在不斷增長。威脅行動者在實施襲擊方面正變得越來越老練。一次成功的網(wǎng)絡(luò)攻擊可能導致設(shè)備和流程失去控制，進而造成物理破壞和廣泛的服務(wù)中斷。
雖然全面預防網(wǎng)絡(luò)攻擊是不可能的，但電力系統(tǒng)可以變得更有網(wǎng)絡(luò)彈性——抵御、適應和迅速恢復事件和攻擊，同時保持關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的連續(xù)性運作。政策制定者、監(jiān)管機構(gòu)、公用事業(yè)和設(shè)備供應商必須發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保整個電力價值鏈具有網(wǎng)絡(luò)彈性。
世界各國政府可以通過一系列政策和監(jiān)管方法，從高度指令性方法到以框架為導向、以績效為基礎(chǔ)的方法，增強網(wǎng)絡(luò)彈性。規(guī)范性更強的方法有允許更精簡的合規(guī)監(jiān)控的優(yōu)勢，但它們在跟上不斷演變的網(wǎng)絡(luò)風險方面可能面臨挑戰(zhàn)。較少指令性的、基于框架的方法允許不同司法管轄區(qū)采用不同的方法和執(zhí)行速度，但它們提出了一個問題，即如何建立一個連貫而有力的跨國家的方法，以實現(xiàn)切實有效的影響。在考慮風險的全球性質(zhì)時，執(zhí)行戰(zhàn)略應適合各國的情況。
三、加強氣候變化適應能力
電力系統(tǒng)正面臨著氣候變化帶來的越來越大的壓力。不斷上升的全球氣溫、更加極端和多變的降水模式、不斷上升的海平面和更加極端的氣候事件，已經(jīng)對電力安全構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)，增加了氣候造成破壞的可能性。
雖然人們普遍認識到這些趨勢和相關(guān)風險，但迄今為止，只有17個“國際能源署成員國”將電力系統(tǒng)氣候適應能力的具體行動納入其國家適應戰(zhàn)略。其中，只有6個覆蓋了整個電力價值鏈。
增強電力系統(tǒng)對氣候變化的適應能力帶來多種好處。更具彈性的電力系統(tǒng)可以減少氣候影響造成的損害和損失，帶來的效益大于成本。此外，部署適應氣候變化的電力系統(tǒng)有助于發(fā)展中國家應對氣候災害的直接威脅，并確保可靠的電力供應。氣候適應能力還有助于清潔能源轉(zhuǎn)型，使更多的電氣化解決方案成為可能，并加速向可再生能源技術(shù)的轉(zhuǎn)型，這些技術(shù)往往對氣候變化非常敏感。
有效的政策措施在增強氣候適應能力方面發(fā)揮著重要作用。氣候適應能力的好處和氣候影響的代價在電力價值鏈上的分布往往不均勻。這不可避免地提出了一個問題:誰應該負責提供彈性措施并為此買單。應對氣候變化的政策措施可以鼓勵企業(yè)采取應對措施，從而防止?jié)撛诘摹笆袌鍪ъ`”。
在電力安全政策中，應對氣候變化的能力應得到更高的重視。在許多國家，電力部門在應對氣候變化方面的承諾水平和進展仍然落后。將氣候適應能力納入能源和氣候政策的主流，可以向私營部門發(fā)出強烈信號，激勵企業(yè)在規(guī)劃和運營中考慮氣候適應能力。
四、行動框架
上述三個領(lǐng)域需要不同的安全響應。應適用以下總體原則:
1)制度化：建立明確的責任、獎勵和規(guī)則;
2)識別風險：定期進行全系統(tǒng)風險分析;
3)管理和降低風險：提高整個電力供應鏈的準備工作;
4)進度監(jiān)控：對經(jīng)驗進行跟蹤、記錄和分享;
5)響應和恢復：應對中斷或攻擊并獲取經(jīng)驗教訓。
五、合作實現(xiàn)安全的能源轉(zhuǎn)型
如果我們要成功實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型，電力安全比以往任何時候都更加重要。除了確定世界各地已經(jīng)在進行的最佳實踐和創(chuàng)新之外，政府和其他利益攸關(guān)方為了確保安全、建立現(xiàn)有框架和開發(fā)方法而作出的新的和更新的回應，將使電力系統(tǒng)實現(xiàn)亟需的變革。
我們許多人都面臨著類似的挑戰(zhàn)。政策制定者、監(jiān)管機構(gòu)和運營商可以借鑒其他國家和地區(qū)的經(jīng)驗。國際能源署將處于這種合作的核心。
