高温、限电：来水偏枯何解？

8月21日，四川启动突发事件能源供应保障一级应急响应。

这个夏天历史罕见的高温给这座水电大省带来了前所未有的考验，也牵动了全国人民的广泛关切。

四川在全国电力系统中扮演着怎样的角色？此次危机因何而来？备受关注的用电冲突又能够如何解决？

1

“四直八交”：

四川在全国电力输送中的重要地位

按下开关，电灯便会亮起；轻触遥控，空调便能送来凉爽的冷气；只要记得睡前连上充电线，手机这个当下与人们形影不离的伙伴便能陪伴我们一天的工作与生活......

在我们便捷现代生活的背后，是坐落在遥远地域的发电站们在静静支撑，而四川正是这份支持的来源之一。

根据《中国电力统计年鉴2021》，四川省2020年的发电量位列全国第五，而其中八成之多都来源于水电。四川省的水力发电量更是位居全国第一，在全国水电发电量中占26.1%之多。

这样特殊的电力结构源于四川省独特的地理条件。

坐落于我国地理第一、二阶梯的分界线上，四川省地貌西高东低的特点显著，且高低落差极为悬殊，西部的高原、山地海拔多高于3000米，而东侧的盆地、丘陵海拔多在500-2000米之间。同时，作为青藏高原和长江中下游平原之间的过渡地段，四川省内河流众多，素有“千河之省”美誉。悬殊的高低落差和丰富的水资源赋予了四川得天独厚的水能资源。

水电区别于其他电力来源的一大特征便是有“丰水期”与“枯水期”之别，呈现“夏丰冬枯”的季节性特点。根据四川省相关文件划定，丰水期为6月—10月，而枯水期为1月—4月和12月[1]。自“十二五”期间水电集中投产，快速发展的四川水电甚至一度出现了弃水问题，据国家能源局报告，“十三五”期间，四川年均弃水电量超100亿千瓦时[2]。

而“西电东送”工程的实施恰能解决水电快速发展和当时电力需求增长不匹配的问题，“四直”“八交”“新三直”这十五条线路构成的电网工程推动着四川水电的大规模开发与外送。交流工程串起了川渝、川藏的用电需求，而直流工程则分别将电输向上海、苏南、浙江、宝鸡和江西，在缓解华东地区中长期电力供需矛盾的同时也提高了受端省份的清洁能源消纳比重。

在保障跨省调出电量稳定供给的同时，四川本省的消费电量却也在逐年攀升。如果将本省消费电量的增长还原到不同行业，便会发现工业领域对电力消费量绝对数值的增长贡献最多，五年来增加439.2亿千瓦时，比海南2021年全社会用电量还多。今年三月，住川全国政协委员们调研也发现，随着成渝地区双城经济圈建设的深入实施，四川用电需求将快速增长，再加上西电东送任务，四川的水电将从“丰余枯平”变为“丰枯均缺”[3]。

然而，为实现全国范围内的电力统筹分配，四川省内的向家坝、溪洛渡、锦屏等梯级大型水电站均由国家统筹安排开发和消纳，省内省外有固定的分配比例，并不是四川优先消纳，多余电量才外送[4]。根据中国电力企业联合会发布的最新数据，2022年1-7月份，四川送出电量977亿千瓦时，同比增长46.8%[5]。

始于1998年的“川电外送”工程本是解决四川丰水期弃水问题和东部地区缺电之急的两全之策，但随着四川自身经济的发展，省内用电需求逐年上升，电能自用和外输的结构性矛盾已然埋下。

今年罕见的高温天气恰巧提前打破了这一微妙平衡。

2

川渝高温

历史罕见的考验

今年8月起，川渝两地便持续处于高温的炙烤之中。

以成都市温江区为例，从8月7日开始，该地的每日最高温度已持续两周接连突破历史最高值。如果将观测的时间跨度放宽到一年，温江区的月最高气温早从6月起便一直高于1981-2010年之间的30年同期历史数据。

持续高温引起的蒸散发增强还加剧了历史罕见的干旱。

8月17日的发布会上，水旱灾害防御司督察专员顾斌杰指出，整个长江流域正在遭遇1961年以来最严重的气象干旱。

根据中国气象局给出的定义，所谓气象干旱是指，某时段内由于蒸发量和降水量的收支不平衡，水分支出大于水分收入而造成的水分短缺现象[6]。

而四川所面临的除了高温天气还有降水的减少。今年6月以来，成都降水就低于历史同期水平，自8月10日起更是罕见地连续两周没有降水。

毗邻四川的重庆亦高温和干旱困扰严重，近期甚至先后发生多起山林火灾。据2022年重庆高温抗旱工作专题新闻发布会通报，7月1日以来，重庆平均气温较常年显著偏高2.6摄氏度，而全市平均降水量却偏少近六成，并且已有66条河流断流，25座水库干涸[7]。

高温直接放大了居民生活用电的需求。今年7月，四川电网最大负荷逼近6000万千瓦，同比年增长14%，而居民日均用电量3.44亿千瓦时，几近翻倍[8]。据国网四川电力融媒体中心测算，四川夏季空调降温负荷近1800万千瓦，超过全省用电负荷的1/3。这样的用电负荷相当于1600多万台1.5匹的空调同时运转，而截至2021年，四川省常住人口已有8372万人。今年的极端高温更让人们对降温电器的需求从追求舒适变为生存必需。报道显示，今年四川多地出现热射病患者，甚至已有人因此死亡。

降水减少对四川这个高度依赖水力发电的省份而言，则还意味着供给端的电力缺口进一步加大。据《每日经济新闻》报道，四川天然来水电量已由同期约9亿千瓦时下降至约4.4亿千瓦时，降幅超51%[9]。而来水量的减少自然会导致水电发电能力的持续下降。8月16日，因涪江来水量小，四川省水电集团供区内的三台县永安公司自发电量仅为往年同期日均发电量的三分之一[10]。但当天三台县的最高气温高达40℃，居民用电需求与电网供电能力之间的矛盾可想而知。

当高温加剧的居民用电需求遇上来水偏枯导致的水电不足，水电大省遭遇的电力供给缺口该如何填补？

3

用电供电

如何错峰有序？

从消费端的角度看，居民用电和第二产业用电是四川此轮限电下需要格外关注的用电领域。

从各行业用电占比的角度看，四川省居民生活用电在所有省内消费电量中的占比要高于全国水平。这意味着，当四川出现电力缺口时，优先保障居民生活用电需求的供给压力也更大。

当整体电力供给不足需要“让电于民”时，省内用电绝对数值最高的第二产业则可能将这分局促通过供应链传导到其他地域。8月16日，一张“上海发函要电”的公文图片显示，上海市经信委向四川省经信厅发函列出了16家汽车零部件企业，希望能够给予一定电力资源倾斜[11]。供电不足影响了相关核心零部件的生产，进而影响到了位于上海的上汽乘用车、特斯拉这两家主机厂的整车下线进程。

从供给端的视角看，如何规划各行各业在日常生活中有序用电、在突发自然灾害到来时保障电力供给也是近年来愈发受到关注的问题。

2021年9月，四川也曾出现限电问题。去年的电力不足主要是煤价上升所致，全国范围有多个省份受到影响。当时，作为水电大省的四川尚能有效调控，但今年丰水期意料之外的电力缺口显然超出了曾经举措的调节范围，去年颇有成效的“保电煤供应、协调省外调电、支持电网建设”三大措施也并未能及时地化解危机。

究其原因，在省内的自我调节手段中，水电自调能力同样受到上游来水量的影响，而火电在原有电力结构中本就仅占一成有余，因装机规模而调节能力有限。省外协调方面，四川则缺少相应的基础设施接收来电。目前唯有国网陕西电力能通过原先“四直”中的“德阳—宝鸡”线路向四川供电，其余支援省市纵使有心有力也只能通过派遣应急发电车的方式予以支持。

“西电东输”工程中的重要水电大省竟在缺电时成为电网“孤岛”，今年的这番困境也让我们意识到，除了渡过眼前的难关，对全国电力供给网络的整体规划与制定极端状况应对方案同样迫在眉睫。

首先，提高库容系数能够有效提升四川省内的水电自调能力。库容系数是衡量水库对坝址以上集雨面积区域内来水量调节能力的指标之一，是水库兴利库容与多年平均入库径流量之比。据界面新闻援引中国水力发电工程学会原副秘书长张博庭介绍，中国水电装机量高，但是调节能力不足，河流库容系数只有0.3多，而欧洲的库容系数达0.9以上，美国为0.66[12]。0.3正是水库的兴利库容是否足以蓄纳设计枯水年丰水期的全部余水量的临界值，而库容系数0.5以上的水库则具备多年调节能力。但是多年调节水库往往需要付出修筑高坝的代价，建设前需要进行全面的技术经济比较和论证[13]。

其次，拥有不同发电结构区域间的电力互补机制也正在建立起来。今年三月，甘肃和四川首次以送、购互济形式，签订了省间2022年送受电协议，双方均购入对方电量20亿千瓦时[14]。根据协议，甘肃将在四川丰水期购入水电，而在枯水期外送电量支援。虽说协议约定中的电量不及四川一年发电量百分之一，但该工程与川渝一体化电力调峰、德宝直流等工程一样，反映了我国在建设互联互通电网，推进省际互调余缺、跨区优化资源配置方面的努力。

在欧美多国进行了多年的实践探索的“虚拟电厂”，也被视为传统抽水蓄能、火力机组调度之外的帮助电力系统“削峰填谷”的新兴解决方案。虚拟电厂通过先进的控制计量、通信等技术，将原先因规模过小、分布较分散、发电波动过大而难以利用的中小型资源聚合起来并集中调度，参与到电力市场交易中[15]。我国今年3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》也指出，要开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。

国际上对不同储能方式的开发与探索也可成为镜鉴。芬兰公司Vatajankosk开发的商用沙基高温储热系统可以将过剩的太阳能与风能转化为热能，储存在沙子中，并在冬天释放热电。德国柏林则通过修筑热水塔存储可再生能源产生的多余热量，还可以从工业生产等产生的高温废水中提取并保存热能。[16] 能源在不同形式间的转换是灵活而多样的，从全局的整体视角出发，或能另辟蹊径找到提高电力系统利用率与稳定性的方法。

4

结语

目前，南方高温的范围和强度正在缩减。据中央气象台预告，29日起，四川盆地、重庆等地持续多日的高温将减弱结束。

四川省两轮工业企业生产全停、让电于民的政策也已到期。但社交媒体上仍能见到不少四川网民反馈停电现象，可见此次能源供应保障困难仍未过去。

在“碳达峰”“碳中和”目标之下，风光水电等清洁能源的推广势在必行。如何建设好相应的供给体系，通过制度化的方法应对绿电的随机性与波动性，保障能源供应，是此次偶发危机留给我们的长远考题。

参考资料

[1] 四川省发展和改革委员会关于调整四川电网丰枯峰谷电价政策有关事项的通知（川发改价格〔2017〕582号）

https://www.sc.gov.cn/10462/11857/13305/13312/2017/12/1/10440883.shtml

[2] 水火互补促转型 川渝调峰谋共赢 “川渝一体化电力调峰辅助服务市场”启动仪式在渝举行

http://www.nea.gov.cn/2022-07/08/c_1310639564.htm

[3] 住川全国政协委员联名提案加快四川水风光多能互补发展

https://www.sc.gov.cn/10462/10464/10797/2022/3/7/404c027a37c54776829bcd697767a41b.shtml

[4] 林伯强：四川电力电量“双缺”，水电“靠天吃饭”难题待解

http://www.chinapower.com.cn/zk/zjgd/20220822/163856.html

[5] 2022年1-7月份电力工业运行简况

http://www.chinapower.com.cn/sj/zxfb/20220822/163941.html

[6] 干旱的几种类型

http://www.cma.gov.cn/2011xzt/20120816/2012081601_4_1_1_2/201208160101/201308/t20130809_222632.html

[7] 高温致重庆66条河流断流25座水库干涸 30万人因旱需生活救助

https://m.gmw.cn/baijia/2022-08/18/1303096653.html

[8] 能源大省四川缺电，影响几何？

https://wallstreetcn.com/articles/3668056

[9] 当水电电力紧缺，多种发电方式“开足马力” 直击四川电厂一线：员工四班两倒，保障发电效率

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1742223411898493422&wfr=spider&for=pc

[10] 多地迎来40℃+“秋老虎” 四川省水电集团全力以赴做好基本民生用电保障

https://sdjt.scnyw.com/news/group-news/3787.html

[11] 上海官方发函向四川要电：限电导致上汽、特斯拉零部件短缺

https://nev.ofweek.com/2022-08/ART-71009-8120-30571846.html

[12] 若极端天气频发，四川缺电如何破解？

http://news.stcn.com/news/202208/t20220819_4808880.html

[13] 多年调节水电站

http://xxfb.mwr.cn/slbk/slfd/slfd_28668/202004/t20200409_1466680.html

[14] 甘肃深化区域电力合作 打造“西电东送”基地

http://www.nea.gov.cn/2022-04/02/c_1310545306.htm

[15] 德国虚拟电厂发展经验

http://www.chinapower.com.cn/zx/jzqb/20220822/163862.html

[16] 看欧洲各国如何花式储能

http://www.chinapower.com.cn/zx/jzqb/20220715/158401.html

数据：廖婧 邓可 邓依云

可视化：宋欣然 余婉遥 张子涵

文案：马冰莹

美编：张子涵

头图素材来源于网络

往期回顾
你的专业，离就业率红线有多远？
一票难求的“北影节”，背后是什么样的电影图景？