张钧 等 | 对美国得州大停电的“再回顾”

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对美国得州大停电的“再回顾”

张钧¹、朱瑞¹、靳晓凌¹、苗中泉²

1.国网能源院 电网发展综合研究所

2.国网能源院 能源互联网研究所

能源院安全研究团队、国际能源研究团队等一直对去年初发生的美国得州大停电后续进展追踪研究。近期，综合兰德公司研究员发布了一份题为《大型技术系统的事故风险和连锁故障》的文章（以下简称：兰德研究员文章），以及美国联邦能源监管委员会公布了《2021年2月美国得州和中南部寒冷天气停电调查报告》（以下简称：得州停电调查报告）等两份材料加以深度解析，以力图在我国能源电力保供方面有所借鉴。

一、两份材料对得州大停电的基本观点

“天灾+人祸”导致了大停电事故。两份报告均认为，事故原因除极寒天气之外有三方面：一是对极端天气等的“非正常”情况预估不足，ERCOT对冬季负荷的预测出现较大偏差，与对常态、极端2种情景的预测负荷相比，实际尖峰负荷分别高出20%、2.9%；若计及拉闸停电等未供电负荷，实际尖峰负荷分别高出33.1%、14.3%。二是得州电力市场设计存在缺陷，缺乏对发电厂提升极端情况下可靠性投入的补偿机制，致使发电厂对气温骤降造成设备故障的预防措施不足。三是得州电网的独立性影响了电力可靠供应，得州电网与外部电网互联不足，事故中ERCOT最大能获得约122万千瓦外来电力，仅约为事故中实际最大负荷的0.17%，成为大量负荷被拉闸停电的重要原因。

兰德研究员文章认为应着手研究高可靠性网络群（High‐reliability networks，HRNs）提升大型技术系统抵御极端情况的能力。随着经济社会发展，电网、因特网、供应链网络等相互耦合，形成在空间上不断延伸、功能上相互融合的社会-技术网络。极端情况下经济社会运行有赖于对由异构、跨组织网络群组成的社会-技术网络的可靠性进行提升，即如何构建HRNs。兰德研究员文章指出，HRNs于2017年提出但研究进展缓慢，需要加强对HRNs中人员和组织间的运转机制等关键因素进行研究，并对提升HRNs适应性和可持续性的措施开展深入探讨。

得州停电调查报告从发电机组、天然气供应、电网运行管理、政府监管等四方面提出改进建议。一是发电机组方面主要包括排查关键元器件缺陷隐患、研究环境温度骤降对机组的影响、向电力调度机构提供可用出力等详细数据、提高切机切负荷策略适应性等。二是天然气供应方面主要包括向电力调度机构及时提供采购、运输风险等信息，以及对天然气+电力联合调度、天然气供应链中关键用电设施保障等举措的可行性研究。三是电网运行管理方面主要包括禁止电力调度机构将天然气供应链中的关键用电设施纳入需求侧管理、各相关方应每年至少举行一次严寒气候下的反事故演习、修订相关应急响应规程、同外部电网互联研究等。四是政府监管方面主要包括建立天然气和电力应急调度期间的信息畅通和配合互助机制、严寒气候应对措施立法等。

二、我们的初步分析和借鉴

一方面是政府干预、HSNs对电力系统可靠性的作用有待深入研究。当前各国对前一阶段能源危机进行反思，包括美国、欧洲等国家（地区）在内出现一种倾向：能源供应发生危机时市场失灵，希望政府加强对能源行业和企业的直接管理，而非反思能源市场机制存在的设计缺陷。兰德研究员文章对此提出异议，政府干预虽然体现出“诱人”效果，实例也表明了个体逐利会忽视或低估风险，但是在复杂的大型互联网络中，监管本身可能具有削弱风险抵抗能力的作用。HSNs目前仍处在研究阶段，其揭示的当前社会应急治理变化值得关注，即由追求多组织的高可靠性演变为追求多网络的高可靠性。这种变化的意义在于随着经济社会发展，传统应急理念可能不再适应，社会网络、技术网络等的耦合关系应该被充分重视。另一方面是多方合作、信息共享对电力系统的重要性已成为共识。得州停电调查报告给出改进措施覆盖天然气供应、发电机组、电网运行、政府监管等四个方面，表明了事故暴露的问题绝非单一方面能够解决。兰德研究员文章在考虑社会网络基础上扩展了相关方，认为还应该包括社会学领域专家、居民社区等。信息共享问题成为得州停电调查报告的重点，在改进措施中明确要求发电机组出力、天然气供应等方面存在的风险信息，应该与电网调度机构进行及时共享。

专家介绍✦

张钧，博士，国网能源院电网发展综合研究所主任工程师。主要从事电网发展、电网安全防控等研究。
朱瑞，博士，国网能源院电网发展综合研究所研究员。主要从事电网形态研究、农村能源发展研究、源网荷储一体化发展等领域的研究工作。承担了多项国家能源局、国家电网公司等单位委托的重大科研项目。发表SCI论文3篇，EI及中文核心期刊10篇。

靳晓凌，博士，国网能源院电网发展综合研究所副所长，电网发展与管理决策支撑研究领域高级专家。多年从事电网发展战略与规划、电网及重大工程评价、智能电网、能源互联网、电网安全评价与风险管控等方面的研究。发表EI收录文章20余篇，参编《智能电网技术》、《智能电力》等专著共9部，获国家能源局软科学研究优秀成果奖二等奖，国家电网公司科学技术进步奖8项，国家电网公司管理咨询优秀成果奖7项。
苗中泉，博士，国网能源院能源互联网研究所研究员。目前主要从事能源地缘政治经济、国际能源治理、能源电力改革、电量数据经济政策价值挖掘等领域研究。近年来负责和参与“十二五”国家重大专项《我国油气发展战略与政策研究》、国家社科基金青年项目《修昔底德陷阱研究》、国家能源局委托课题《重大突发地缘政治事件对我国能源安全影响研究》《东北亚能源合作》以及多项国家电网公司科技项目、战略课题。公开发表核心期刊学术论文多篇。

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编辑：杨彪

审核：方彤

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