近期，美國加利福尼亞州在高溫天實施輪流停電引起廣泛關注。這暴露出美國電網發(fā)展中存在的什么問題？對我國電網安全運行又有何啟示？
美國加州近20年來第一次“電力危機”
本次輪流停電事件可追溯至美國西部時間8月14日，加州電力系統(tǒng)獨立運營商（California Independent System Operator，CAISO）發(fā)布三級緊急狀態(tài)。這是加州2001年以來首次發(fā)布三級緊急狀態(tài)。電力供應商一度中斷超過40萬戶企業(yè)與家庭的電力供應，持續(xù)時間約一個小時。
8月15日，CAISO再次發(fā)布三級緊急狀態(tài)，命令電力供應商對用戶實施輪流停電，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，相當于330萬戶的居民用電負荷。CAISO呼吁電力用戶在該時間段內減少空調、新能源汽車等大功率負荷用電。
截至8月23日，CAISO未實施新一輪輪流停電措施，據其預測，負荷峰值已恢復到正常水平。
美國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)電出力特性會給電網安全穩(wěn)定運行造成巨大影響。截至2019年年底，美國加州光伏發(fā)電的裝機容量為2740萬千瓦，占美國光伏發(fā)電總裝機容量比例約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，加州凈負荷曲線為“鴨型”曲線，即負荷曲線在中午前后到達低點，在15時之后開始上升，負荷曲線峰谷差大。這為加州電力調度帶來困難。為此，加州一直非常重視需求響應發(fā)展，通過相關激勵手段調動負荷側靈活資源積極性，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，空調負荷等溫度調節(jié)負荷激增，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價格高漲
電力供需緊張在電力及上游能源市場上造成了一系列連鎖影響。加州電網調峰電源以燃氣機組為主，截至14日，加州每立方米天然氣價格三天內上漲2.19美元，平均價格達到6.655美元，約為平時價格的兩倍。
當地電力批發(fā)價格也一度超過1美元每千瓦時，大大超出當地居民平時用電的平均成本（約20美分每千瓦時）。這對于疫情下已較為脆弱的用戶經濟承受能力可以說是雪上加霜。
本次事件對我國有何啟示
多情形疊加給電網安全穩(wěn)定運行能力帶來極限考驗
本次加州輪流停電事件一方面說明，光伏發(fā)電、風電等電源出力具有波動性、反調峰性，對電網安全穩(wěn)定運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)定性基礎分析、電力電子化電源的寬頻帶振蕩特性等基礎理論研究，完善電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算標準體系，突破海量超電磁暫態(tài)仿真技術瓶頸，提高電網仿真分析能力，支撐深度認知電網特性。
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，充分表明在電網安全運行中，考慮單一因素具有一定的局限性，多種情景疊加則進一步考驗電網供電能力。電網企業(yè)需在規(guī)劃、運行、營銷乃至應急等環(huán)節(jié)充分考慮綜合因素，確保供電可靠。
充分利用負荷側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、儲能系統(tǒng)、新能源汽車等領域相關技術不斷發(fā)展，負荷側靈活資源有著極大的開發(fā)利用空間。加州長期重視發(fā)揮負荷側潛力。在此次事件中，CAISO呼吁用戶通過錯峰用電、調高空調溫度等措施，化解供需矛盾。
我國經過多年摸索，在負荷側靈活資源利用上取得了顯著成效。例如國家電網公司在江蘇建成了大規(guī)模源網荷友好互動系統(tǒng)，對柔性負荷進行策略引導和集中控制，使江蘇電網具備260萬千瓦毫秒級、376萬千瓦秒級精準負荷控制能力，有效增強了電網供應保障能力。據相關研究，我國負荷側靈活資源超過2億千瓦，通過相關政策、機制挖掘這些資源價值，意義重大。
發(fā)揮制度優(yōu)勢保障電力民生領域價格穩(wěn)定
電力服務具有普惠特點，涉及民生問題。本次加州輪流停電事件中，電價快速上漲加重了防疫期間居民、企業(yè)的經濟負擔，對經濟社會發(fā)展造成巨大影響。因此，加州州長紐瑟姆表示，在沒有事先警告或沒有足夠準備時間的情況下，停電是不可接受的，并要求相關能源監(jiān)管機構對此次事件進行深入調查。
反觀國內，在防控新冠肺炎疫情期間，電網企業(yè)主動擔當，堅決執(zhí)行國家降低電價政策，有力支撐“六穩(wěn)”“六?！蹦繕藢崿F，充分體現出我國的制度優(yōu)勢?？梢姡覈娋W健康發(fā)展需要堅持制度自信，發(fā)揮國有企業(yè)“六個力量”，為經濟社會發(fā)展和民生改善提供有力保障。
（作者單位：國網能源研究院有限公司）
