摘 要:電力安全關(guān)系國計民生，是國家能源安全的重要組成部分。近年來，世界范圍內(nèi)地緣政治風(fēng)險加劇，能源供求格局不斷重構(gòu)與調(diào)整，疊加極端天氣頻發(fā)現(xiàn)象，能源價格波動日益頻繁和劇烈，對我國在“雙碳”目標(biāo)下保障電力安全提出了更高的要求。面對復(fù)雜多變的國際形勢和日益增多的極端天氣事件，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化底線思維，加強(qiáng)各級政府、企業(yè)的協(xié)同配合，積極主動應(yīng)對潛在的安全風(fēng)險。

關(guān)鍵詞:電力安全 綠色轉(zhuǎn)型 新型電力系統(tǒng) 電力市場

【中圖分類號】X24 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

中國電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及其新趨勢

近年來，世界范圍內(nèi)地緣政治風(fēng)險加劇，能源供求格局不斷重構(gòu)與調(diào)整，疊加極端天氣頻發(fā)現(xiàn)象，能源價格波動日益頻繁和劇烈，對我國在“雙碳”目標(biāo)下保障電力安全提出了更高的要求。與此同時，電源建設(shè)、電網(wǎng)建設(shè)取得突破性進(jìn)展，為保障電力安全打下了堅實的基礎(chǔ)，表現(xiàn)出如下突出特征。

低碳轉(zhuǎn)型升級步伐加快。長期以來，我國電力行業(yè)碳排放占國家碳排放總量的40%以上。在“雙碳”目標(biāo)指引下，電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型步伐持續(xù)加快，清潔化成為電力行業(yè)的主要發(fā)展方向。2022年，6000千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗301.5克/千瓦時，比2005年減少72.5克/千瓦時。同時，我國非化石能源消費占比達(dá)17.5%，比2015年累計提高5.4%。截至2022年底，常規(guī)水電、抽水蓄能、核電、風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)裝機(jī)容量分別達(dá)到了3.7、0.5、0.6、3.7、3.9和0.4億千瓦，非化石能源發(fā)電占總裝機(jī)容量比例已提升至49.6%。新能源的大規(guī)?？焖侔l(fā)展，標(biāo)志著電力行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型已取得階段性成效。

裝備技術(shù)水平顯著提升。我國持續(xù)加強(qiáng)核能、光伏、清潔火電、風(fēng)電等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升。電力行業(yè)數(shù)字化水平不斷提高，電網(wǎng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)。業(yè)已全面掌握三代核電技術(shù)、超超臨界發(fā)電技術(shù)，相關(guān)裝備制造能力全球領(lǐng)先。光伏電池轉(zhuǎn)換效率、大兆瓦海上風(fēng)機(jī)發(fā)電技術(shù)取得突破。在電能傳輸領(lǐng)域，±800千伏特高壓直流技術(shù)取得國家科技進(jìn)步獎特等獎，1000千伏特高壓交流技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。目前共營運特高壓線路30條，極大緩解了我國東西部電力供需不平衡的問題。

體制機(jī)制改革成就斐然。通過持續(xù)推進(jìn)市場化改革，全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)步伐加快，具備了中央與地方市場聯(lián)動，電力資源全國范圍內(nèi)共享互濟(jì)的外部條件。電力中長期、現(xiàn)貨和輔助服務(wù)市場蓬勃發(fā)展，交易規(guī)模不斷擴(kuò)大。2022年底全國各電力交易中心交易電量52543.4億千瓦時，占全社會用電量的比重達(dá)60.8%，其中中長期電力直接交易電量為41407.5億千瓦時，占交易總量的78.8%。市場逐漸發(fā)揮其價格發(fā)現(xiàn)功能，促進(jìn)了新能源消納，在資源配置中的決定性作用進(jìn)一步凸顯。

中國電力安全面臨的挑戰(zhàn)

新型電力系統(tǒng)建設(shè)對電網(wǎng)消納能力提出更高要求

新型電力系統(tǒng)建設(shè)是應(yīng)對電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要舉措。大規(guī)模新能源接入、交直流高耦合度是新型電力系統(tǒng)的重要特征。在此模式下，電網(wǎng)潮流波動加劇，電網(wǎng)交直流間的耦合關(guān)系日趨復(fù)雜。此外，可再生能源出力的間歇性將會對系統(tǒng)頻率、電網(wǎng)電壓產(chǎn)生重大影響。如何增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，如何處理毫秒級的新形態(tài)穩(wěn)定問題是保障電力安全穩(wěn)定的重要課題。

新能源資源與用電需求的時間錯配會進(jìn)一步拉大峰谷差，加大電網(wǎng)供需平衡的難度。以新能源最為豐富的西北電網(wǎng)為例，晚高峰最小出力不足總裝機(jī)的1%，相鄰日發(fā)電量最大相差超4億千瓦時；資源高峰期棄電、負(fù)荷高峰期電力不足的現(xiàn)象并存，實際運行過程中不得不面臨“保消納”與“保供給”的艱難取舍。保障可再生能源的消納將會對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定造成威脅，難以兼顧我國的綠色發(fā)展需要和社會電力安全底線。

發(fā)電側(cè)面臨能源市場價格波動帶來的重大挑戰(zhàn)

受地緣政治、極端天氣、匯率波動的影響，未來國際能源供應(yīng)緊張局面將會持續(xù)，能源價格仍面臨持續(xù)高位運行的風(fēng)險。世界銀行發(fā)布的大宗商品展望報告中預(yù)估2023年主要能源價格將維持在遠(yuǎn)高于過去五年平均值的水平。傳統(tǒng)能源價格上漲為電力企業(yè)帶來巨大成本壓力。在我國目前煤電為主的電源結(jié)構(gòu)下，煤炭價格的波動嚴(yán)重影響了燃煤電廠的發(fā)電積極性。

對于新能源發(fā)電而言，雖然裝機(jī)容量大，成本低，但目前尚無法克服出力間歇性的影響。電力系統(tǒng)需要配備大量儲能、天然氣等靈活性電源，以提高電力系統(tǒng)柔性，保障系統(tǒng)安全。新能源發(fā)電成本降低難以覆蓋調(diào)節(jié)性成本的增加，資源投入加大的同時單位運行成本面臨上漲風(fēng)險，難以維持電力穩(wěn)定供應(yīng)。

極端天氣頻發(fā)影響電力穩(wěn)定供應(yīng)

受全球氣候變暖影響，世界范圍內(nèi)極端天氣頻發(fā)，所引發(fā)的自然災(zāi)害嚴(yán)重威脅電力的安全穩(wěn)定供應(yīng)。我國幅員遼闊，低溫、雨雪、地震和臺風(fēng)等自然災(zāi)害頻發(fā)，預(yù)警難度大，樞紐變電站、大型發(fā)電廠和核心輸配電網(wǎng)絡(luò)受損風(fēng)險高。近年來屢次出現(xiàn)因極寒或高溫天氣、地質(zhì)災(zāi)害、強(qiáng)降雨等因素造成的停限電現(xiàn)象，無疑對極端天氣下的電網(wǎng)設(shè)施安全韌性、發(fā)電機(jī)組出力穩(wěn)定性提出了更高的要求。迎峰度冬、迎峰度夏供電壓力與低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)疊加，保障電力安全的復(fù)雜、艱巨程度明顯提升。

除基礎(chǔ)設(shè)施外，雷暴、大風(fēng)等極端天氣充分考驗全國各級電力系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)能力。面對極端天氣威脅，部分重要輸電線路及電力基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)防預(yù)警能力尚顯不足，應(yīng)急保障、救援處置和故障恢復(fù)能力存在短板，嚴(yán)重威脅了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。此外，電力安全保障體系建設(shè)仍不完善，尚未形成應(yīng)對極端天氣的長效機(jī)制，存在較大的電力供應(yīng)安全隱患。

經(jīng)濟(jì)波動、國際供應(yīng)鏈重構(gòu)影響電力供需

經(jīng)濟(jì)發(fā)展是影響電力需求的根本性因素。電力消費與經(jīng)濟(jì)增長周期間的強(qiáng)相關(guān)性進(jìn)一步印證了電力供需與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的緊密聯(lián)系。在全球供應(yīng)鏈重構(gòu)與經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇背景下我國制造業(yè)訂單激增，用電量快速增長，適逢我國化石能源新增裝機(jī)核準(zhǔn)量降低，疊加持續(xù)高溫和清潔能源出力不足等多重因素的影響，2021年秋季多地出現(xiàn)時段性缺電，背后均存在著經(jīng)濟(jì)波動造成的電力需求非常規(guī)擾動的影響。

2022年以來，我國季度國內(nèi)生產(chǎn)總值同比增長率波動幅度超過2%，對電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力、應(yīng)急儲備電源建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)。可以預(yù)見，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動的電力需求波動未來將會更加頻繁影響我國電力系統(tǒng)安全。全球產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)疊加地緣政治沖突，國際能源產(chǎn)業(yè)供需版圖發(fā)生深度調(diào)整，我國所面臨的外部環(huán)境更加復(fù)雜，能源供應(yīng)鏈安全面臨重大考驗。尤其是以鋰、鈷、鎳為代表的關(guān)鍵礦物供應(yīng)安全問題愈發(fā)突出，電氣裝備核心零部件供應(yīng)風(fēng)險加劇，將在一定程度上制約電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型和電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。

保障國家電力安全的對策建議

堅持底線思維，筑牢電力安全防線

面對復(fù)雜多變的國際形勢和日益增多的極端天氣事件，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化底線思維，加強(qiáng)各級政府、企業(yè)的協(xié)同配合，積極主動應(yīng)對潛在的安全風(fēng)險。一是堅持電力保供“全國一盤棋”，通過充分發(fā)揮特高壓、超高壓輸電線路通道作用，優(yōu)化電力布局，做好跨省跨區(qū)電力調(diào)度應(yīng)急保障預(yù)案，在關(guān)鍵時刻做到各省、各區(qū)域電力余缺互濟(jì)，提高電力系統(tǒng)韌性；二是將統(tǒng)籌中長期規(guī)劃與適度超前規(guī)劃結(jié)合，建立負(fù)荷預(yù)警機(jī)制，有效提高突發(fā)情況下的電力供應(yīng)能力；三是堅守民生和重點產(chǎn)業(yè)的用電保障底線，合理控制高耗能產(chǎn)業(yè)用電；四是推動可調(diào)節(jié)負(fù)荷、電動汽車、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)新商業(yè)模式的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高需求側(cè)管理水平和實時需求響應(yīng)能力，引導(dǎo)用戶合理錯峰用電，提升電力系統(tǒng)資源裕度。

推動煤電清潔化進(jìn)程，以市場機(jī)制引導(dǎo)煤電重新定位

結(jié)合以煤為主的資源稟賦特點，進(jìn)一步優(yōu)化煤炭產(chǎn)業(yè)布局，以煤炭行業(yè)提質(zhì)增效為核心，強(qiáng)化智能化安全高效煤礦建設(shè)，加快落后產(chǎn)能改造及退出機(jī)制，保證煤炭供給充足。在建設(shè)山西、蒙東、蒙西、陜北、新疆五大煤炭供應(yīng)保障基地的同時，應(yīng)加強(qiáng)區(qū)域間煤炭資源互通和跨區(qū)域運輸及應(yīng)急保障能力建設(shè)，建立區(qū)域煤炭開采、儲備體系。

短期內(nèi)，煤電作為電源供給主體的地位很難改變，仍將扮演保障電力持續(xù)可靠供應(yīng)“壓艙石”的角色。未來應(yīng)持續(xù)完善頂層設(shè)計，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用技術(shù)攻關(guān)，搭建煤電清潔化技術(shù)創(chuàng)新平臺；加快出臺配套政策，提升發(fā)電企業(yè)清潔化改造的動力和積極性；努力兼顧保障電力供應(yīng)和清潔高效生產(chǎn)訴求；加強(qiáng)煤電機(jī)組靈活性改造，提升煤電調(diào)峰調(diào)頻能力、促進(jìn)清潔能源與煤電的協(xié)調(diào)發(fā)展。

長期而言，構(gòu)建完善的電力市場體系，通過政策引導(dǎo)和稀缺資源的價格傳導(dǎo)機(jī)制，鼓勵煤電企業(yè)合理安排發(fā)電計劃；通過完善輔助服務(wù)市場體系，鼓勵煤電參與調(diào)峰調(diào)頻，在促進(jìn)清潔能源消納的同時保障電力供應(yīng)；通過電力容量市場機(jī)制建設(shè)，確保煤電裝機(jī)容量維持在安全水平；完善煤炭交易機(jī)制，推動區(qū)域性和全國性煤炭市場的協(xié)調(diào)發(fā)展，保障煤電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過以上多方面舉措，優(yōu)化煤電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升電力應(yīng)急保障水平。

推進(jìn)電力基礎(chǔ)設(shè)施管控，加強(qiáng)風(fēng)險防治和應(yīng)急管理

優(yōu)化電網(wǎng)架構(gòu)，加強(qiáng)電力互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和能源設(shè)施安全防護(hù)，完善聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，提升應(yīng)急狀態(tài)下電網(wǎng)互濟(jì)支撐能力。對于密集線路、變電站、換流站等重要設(shè)施定期開展隱患排查，強(qiáng)化巡視維護(hù)制度。完善應(yīng)急預(yù)案體系，為可能出現(xiàn)的極端天氣，建立電力安全應(yīng)急指揮平臺，提升快速響應(yīng)能力。重點關(guān)注氫能、電化學(xué)儲能等高風(fēng)險設(shè)施，建立健全嚴(yán)格、完善的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和安全防護(hù)制度準(zhǔn)則。

堅持技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)電力安全新技術(shù)的攻關(guān)與應(yīng)用，提升電網(wǎng)及關(guān)鍵電力設(shè)施狀態(tài)的實時監(jiān)測能力；充分利用信息技術(shù)完善電力系統(tǒng)安全防控體系，推動電力行業(yè)安全研究和預(yù)警平臺建設(shè)，對于潛在的風(fēng)險做到早發(fā)現(xiàn)、早處理；大力推進(jìn)故障定位技術(shù)，提升故障修復(fù)速度；推進(jìn)智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用，提升電力系統(tǒng)日常安全監(jiān)測能力，降低人力成本及安全風(fēng)險；建立專家?guī)旌蜎Q策支持系統(tǒng)，提升風(fēng)險研判和預(yù)警能力。此外，為適應(yīng)國際競爭新形勢對關(guān)鍵能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求，還應(yīng)提高關(guān)鍵信息的加密級別，保障信息安全；提高電力系統(tǒng)特別是分布式電源在應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊時的韌性，避免因網(wǎng)絡(luò)攻擊而影響用電安全。

加強(qiáng)電力供求預(yù)測，提高發(fā)電容量充裕性保障能力

復(fù)雜經(jīng)濟(jì)形勢疊加極端天氣影響，電力需求波動長期客觀存在。未來應(yīng)加強(qiáng)對供應(yīng)鏈重構(gòu)和極端天氣造成潛在沖擊的預(yù)測與分析，深度考慮超預(yù)期沖擊對于宏觀經(jīng)濟(jì)形勢的影響，科學(xué)識別二者波動的相關(guān)性與規(guī)律性。其中，尤其應(yīng)區(qū)分短期和中長期電力需求波動的特性，提高需求預(yù)測的準(zhǔn)確性，對于潛在的負(fù)荷增長做到早準(zhǔn)備、早防范，切實保障電力安全。

發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)施投資周期長，難以應(yīng)對電力需求的頻繁波動，需要提高發(fā)電容量充裕性保障能力，降低短時供給失衡所引發(fā)的電力安全風(fēng)險。一方面，制定并出臺備用機(jī)組建設(shè)相關(guān)政策，在電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點及負(fù)荷波動頻繁的區(qū)域推進(jìn)戰(zhàn)略備用機(jī)組建設(shè)，保障燃料供應(yīng)渠道暢通；另一方面，設(shè)計應(yīng)對電力需求波動的容量市場機(jī)制，加強(qiáng)與輔助服務(wù)市場、電能量市場和中長期市場的耦合協(xié)同，以市場手段建立稀缺資源價格形成機(jī)制，最終形成保障發(fā)電容量充裕性的長效機(jī)制。

守住“存量”著眼“增量”，推動能源替代與儲能發(fā)展

堅持先立后破，在用好現(xiàn)有資源存量的同時，大力推動能源替代與儲能技術(shù)發(fā)展，提升增量；提高區(qū)域電網(wǎng)消納能力，統(tǒng)籌推進(jìn)陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電基地建設(shè)；推進(jìn)清潔能源制氫，促進(jìn)煤電與清潔能源多能互補(bǔ)發(fā)展；加強(qiáng)青海、甘肅、內(nèi)蒙等沙漠、戈壁區(qū)域大型風(fēng)光基地建設(shè)，充分利用特高壓輸電線路和超高壓跨省輸電線路，在保障電力供應(yīng)的同時提升清潔能源占比。

著重推進(jìn)山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣等千萬千瓦級海上風(fēng)電基地建設(shè)；完善頂層設(shè)計，促進(jìn)配套政策落地，優(yōu)化海上風(fēng)電開發(fā)及管理模式，積極推動近海海上風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展；促進(jìn)多能互補(bǔ)與資源轉(zhuǎn)化，大力推進(jìn)海水淡化、儲能、海洋能等多種資源利用的配套設(shè)施建設(shè)，提高海上風(fēng)電利用率；完善海上風(fēng)電上網(wǎng)電價機(jī)制，鼓勵其申領(lǐng)綠證，參與市場化交易，打造電力資源新增長極。

作為挖掘資源潛力、促進(jìn)電源結(jié)構(gòu)清潔化的重要抓手，分布式風(fēng)電及光伏發(fā)電基地的建設(shè)對于提升電力資源存量具有重要意義。充分利用屬地優(yōu)勢，一方面，應(yīng)在礦區(qū)、工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等重點用電區(qū)域積極推進(jìn)風(fēng)電、分布式光伏建設(shè)；另一方面，以整縣為單位有序推進(jìn)屋頂光伏和“千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)計劃”，鼓勵分布式能源與其他能源設(shè)施的互補(bǔ)發(fā)展。

【本文作者為天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部教授；本文系國家社會科學(xué)基金重大項目（項目編號：22&ZD104）和國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：72243009）的階段性研究成果；天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部博士研究生楊演燊對本文亦有貢獻(xiàn)】

責(zé)編：周素麗 蔡圣楠／美編：石 玉