一个多世纪以来,电网一直是电力系统的支柱,为家庭、工厂、办公室和医院提供电力。然而,国际能源署(IEA)在10月17日发布的一份报告显示,电网可能是能源转型的薄弱环节,因为它们已经开始成为可再生能源扩张的瓶颈。
自2010年以来,全球对风能、太阳能、电动汽车和热泵等清洁能源技术的投资一直在快速增长,到现在几乎翻了一番,但IEA发现电网投资却“保持不变”,每年约3000亿美元。
但是,按照现有的可再生能源投资力度,到2030年,全球输电线路建设规模会显著扩大,每年需要对电网进行超过6000亿美元(约4.2万亿人民币)的投资,是目前全球电网投资的两倍。
电网的建设原本是为了将电力从火电厂/煤电厂输送到需要电力的地方。随着全球向清洁能源经济转型,电网将越来越需要从风能和太阳能发电的区域延伸到用电的地区。因此,这些投资需新增或改造8000万公里的电网,相当于当今全球所有电网。
目前,不少国家都已开展电网投资改造计划,如10月18日,美国能源部拨款35亿美元用于电网改造,这是美国有史以来对电网最大的直接投资。
在我国,今年国家电网有限公司对电网的投资也超过5200亿元,创历史新高;中国南方电网有限责任公司计划“十四五”期间电网投资约6700亿元。特高压、抽水蓄能、新型电力系统整体建设是近年我国电网投资的重点方向。
那么为何要电网改造?主要改造在哪?
01
气候变化加剧,电网“压力山大”
气候变化正在提升严重风暴、洪水、干旱和极端高温事件等极端天气发生的频率。而电网承担着电力的输送功能,直接连接电厂与用户,极端天气下,电力安全运行造尤为重要。
对我国电力行业来说,最惨痛的教训莫过于2008年的雪灾。2008年年初,安徽、江西、湖北、湖南、广东、广西等多省区均不同程度受到低温、雨雪、冰冻灾害影响。多处电力线路发生冰闪跳闸、倒塔断线的事故,电网设备受损严重,至少13个省区的电力系统运行受到影响。
而美国近些年所发生的事故影响更大。
2021年2月,寒冷风暴席卷了大半个美国,气候相对温暖的得克萨斯州意外地成了寒潮的重灾区。极端天气下得克萨斯州能源供应系统几乎停摆,造成该州大面积停电、电价飙升,限电负荷超过2000万千瓦,影响人口超过400万人,多人因寒潮殒命。
2021年9月艾达飓风过后路易斯安那州又发生全境停电。
据了解,美国电网是世界上最大的联网机器。输电和配电总长570万英里,约有55,000个变电站,而这些电网基础设施中,超过一半的输电线路和电力变压器是在1970年之前安装的。
因此,这些已经超过50年的旧电网经常出现故障,尤其是在极端天气事件中。
微软联合创始人兼气候投资者比尔*盖茨在他的著作《如何避免气候灾难》中表示,从某种角度来看,一个中型城市需要一千兆瓦的电力。输电线路建设落后的后果是非常可怕的。
因此,面对极端自然灾害的袭击,如何保证电网安全、尽量降低灾害可能造成的社会经济影响,一直是各国政府亟须解决的问题。
02
电网主要改造在哪?
除了极端气候对电网安全提出的挑战,各国为了缓解气候变化,投资建设大量可再生能源项目,但这些项目如何与现有电网相连接又是另一大问题。
据IEA统计,目前,全球有1,500吉瓦的可再生清洁能源项目正等待接入电网。
对此,我国在2021年提出新型电力系统的概念,构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。
新型电力系统最突出的变化主要体现在“最后一公里”,即发电端高比例新能源接入,配用电端海量分布式电源、电动汽车等新型负荷分散接入。这由此给电网的形态结构、运行方式等带来了巨大挑战。
据中金研究院估算,我国要建设新型“最后一公里”体系,预计未来三年的年均投资约3000~3500亿元。
而此前提到的美国35亿美元电网投资,也将有助于把超过35吉瓦的风能、太阳能和其他可再生能源的可再生电力并入电网,并建设400个微电网或自给自足的能源系统。
虽然现在可再生能源接入电网至关重要,但相较于传统电力系统,可再生能源也正在给系统安全稳定运行带来新挑战。
2019年8月9日,英国电网因雷击产生扰动,导致大面积海上风电脱网引发停电事故,损失负荷约3.2%,近100万人在高峰时段受影响;同样,2016年的南澳“9.28”大停电,也是由极端天气诱发新能源大规模脱网导致的,造成约85万人停电长达50小时。
所以,IEA警告称,要应对气候变化,首先要解决电网问题,确保世界电网为迅速出现的新的全球能源经济做好准备,否则清洁能源的发展在“明天”就会面临僵局。
原标题:应对清洁能源爆发增长,全球电网每年需4万亿投资