得州大停电启示录：怎样的电网才真正坚强可靠？

眼下，不只是新能源发电，新能源汽车、分布式能源、储能等越来越多的“新伙伴”接入了电力系统。而且，用电需求出现了冬、夏两个高峰，且峰谷差不断拉大，北方冬季高峰负荷接近或赶超夏季。当“伙伴”更多样化，社会需求更大，安全保供难度也随之加大。

被称为“孤星之州”的美国得克萨斯州在风雪中成了一颗真正的“孤星”。

当地时间2月15日起，极寒天气横扫美国南部，导致覆盖14州的西南部地区电网出现故障，其中受影响最严重的是几乎从不下雪的得州——限电1650万千瓦，450多万用户被迫停水停电，17人因极寒天气罹难。目前得州电力供应正在逐步恢复。

一周时间过去了，停电的“来龙去脉”逐渐清晰，各方观点集中在风机叶片结冰导致出力骤降、天然气管道冰堵致使供应短缺、电网“孤立”无法统一调剂余缺、设施老旧供电可靠性不高、电力产业结构复杂缺乏整体性考虑等方面。

事故终将过去，但在追踪分析之后，还可以进一步思考，我们还能从中获得什么启发。

“孤网”扛不住重大风险

得州电网是名副其实的“孤网”。它独立于美国联邦电网体系，长期以来“自给自足”，外来电占比极低。难以通过跨州输电的方式接受“外援”，曾在一定程度上让这场“停电危机”迟迟不能结束。

但即便电网互联互通，也不意味着得州就能逃过此劫。不然，在刚刚过去的2020年，美国西部互联电网中外来电占比较高的加州电网，就不会因极端高温天气出现电力短缺，导致300多万家庭轮流停电。

顺着这条线往上看，据不完全统计，在近30年来全世界影响范围超过10万人、停电持续1小时以上的停电事故中，除自然灾害等不可抗力因素外（约占54.5%），最主要的原因是电网管理体制松散（占比约33%）。

电网管理体制松散是病因，“症状”则体现在电网缺乏统一规划、电网调度体系分散、私有化带来产权主体众多等诸多方面。更严重的是，它具有全局性、系统性影响，不仅埋下了大停电事故的“祸根”，而且一旦发生事故，往往波及范围广、影响层次深，很难及时止损，甚至威胁到整个国家和地区的能源安全和社会稳定。

“如果联网，并实现统一调度，得州停电的严重程度能得到较大缓解。这是一种重要的托底作用。”厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强说。

“从本质上讲，实施集中管理才能解决问题。”直流输电领域专家陶瑜认为，“尤其是在应对重大风险、重大危机时，电网集中管理体制优势明显。坚持统一规划、统一调度、统一管理，是确保电网安全和供电可靠的根本，是应对能源安全风险的制胜法宝。”

之所以是“法宝”，原因有三。其一，统一规划从源头上规避了网架薄弱、电网弹性和安全裕度差等问题，引领推动源网荷储协调发展。其二，统一调度是带有“救急”性质的科学手段，能最大限度发挥错峰、调峰、事故备用、事故支援等作用，将事故影响降至最低。其三，统一管理能构建一套完备的标准流程体系，有章可循地提升跨省跨区电网建设效率，降低建设运行成本。

这也是为什么我国建设了“全国一张网”，并尽可能地将这张统一大电网做大做强，在更大范围内优化配置能源资源，增强抵御系统性风险的能力。在今年年初我国南方地区大范围寒潮中，国家电网跨省跨区输送电力达到8399万千瓦，充分发挥大电网优势，有力保障了电力可靠供应。国家电网也是近20多年来全球唯一未发生大面积停电的特大型电网。

往后看，未来我国电网规模、电力系统复杂性都将与现在大不相同。往外看，国际形势错综复杂，国家能源安全愈发重要。我国电网始终坚持统一规划、统一调度、统一管理，以保障电力输送和供应安全可靠为基础前提，极端情况下，保民生更是第一要义。

市场很有用，怎么用好是关键

电停了，电价却一路飙升。当地时间2月15日，得州电网批发电价暴涨了100倍以上，实时批发市场价格攀升至11美元/千瓦时，而平时还不到0.1美元/千瓦时。事实上，2019年和2020年夏季，得州都曾出现过类似的“天价”电价。

2020年8月中旬，美国西部的加州连续数日在高峰时段限电，同样导致电价大幅上涨，部分时点电力批发价格超过1.3美元/千瓦时，相当于约9元人民币一度电。

停电事故带来了电价畸形，尽管每次的诱因不尽相同，比如需求增加叠加电力市场投机，电力供需结构性、时段性失衡等，但短时间内频频发生，足以说明其电力市场存在深层次问题。

如何从电力市场建设的角度出发，应对电力供应短缺危机？还是以得州为例。得州电力市场是一个典型的只有买电卖电的能量市场（Energy only），没有容量市场。而作为一种经济激励机制，电力容量市场能使发电厂获得额外的稳定收入，鼓励他们多建机组多发电，从而保证足够容量。容量市场缺位，一旦发电机组容量过低而用电需求飙升，不仅稳供应难，在无调控的情况下也极易造成电价不受控制地暴涨，带来市场风险。

从国际经验看，为保障长期电力供给安全，目前英国、美国PJM等成熟市场都建立了配套的容量市场机制。“整体上看，引入容量市场有利于保障发电容量长期充裕度。”国网能源研究院企业战略研究所改革与市场研究室主任张凡说。考虑到当前我国电力市场建设不断深入推进，未来一段时间用电需求还将保持增长，他进一步建议，探索建立与我国国情相适应的容量市场机制，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，有效引导电源投资，确保电力供应长期稳定可靠。目前，山东、广东等地已经在容量补偿机制方面开展了有益尝试。

从电力市场建设的角度来缓解缺电局面，华南理工大学电力经济与电力市场研究所教授陈皓勇的观点是：完善市场环境下的分时电价机制，通过峰谷电价的价格信号来引导用户合理用电，达到削峰填谷、平衡负荷的目的。事实上，在我国多个省份的夏冬用电高峰，这一举措已经发挥了作用。

我国江西省所处的纬度与得州相近，同样存在煤电建设滞后、跨省跨区通道输送能力不足的情况，未来全省电力供需形势趋紧。去年电网度夏期间，江西电网最大受、送电能力分别仅为260万千瓦和160万千瓦，高峰期存在200万千瓦的电力缺口。江西的解决办法是，探索建立分时段电力市场化交易。简单来说，就是把一份电量按照尖峰、高峰、平段、低谷等不同时段分成几份，分别组织开展交易结算，利用电价“杠杆作用”缓解供需紧张局面，有效应对电力缺口。未来，雅中—江西等在建重点输电通道的投运，将为更多外电入赣创造条件，奠定更大规模电力交易的基础。

清洁发展和可靠供电，必须兼顾

在得州，风电是仅次于天然气发电的第二大电源。风力强盛的夏天，得州风电甚至可供给60%左右的电量。习惯了暖冬的得州似乎并没有预料到可能出现的极寒天气。风电机组缺乏防冻处理，寒潮导致风机叶片结冰，约4000万千瓦机组“掉了链子”，风力发电占比从42%骤降至8%。这也是得州停电的重要原因之一。

看看近年来国外发生的多起大范围停电事故，很多都与新能源接入直接相关。比如2016年和2017年的南澳大停电，2019年的英国大停电以及去年的美国加州大停电，都是由于高比例新能源短时出力下降，系统备用容量不足，从而导致电力供应短缺的。

从世界范围看，在能源清洁低碳转型的大舞台上，新能源已经唱起了主角。而大规模、高比例新能源接入与电网安全稳定运行之间的“矛盾”，已成为共性问题。

不同的是，西方发达国家已经走过了高速发展阶段，在电力需求饱和后再开启清洁低碳转型，重点是调整能源电力供应结构，通过提升可再生能源占比来实现清洁发展。而我国则要在满足未来能源消费需求增长的同时，一体推动能源电力转型升级。这意味着必须统筹兼顾“保增长”和“调结构”的双重要求，清洁发展与安全保供，两手都要抓、两手都要硬。

眼下，不只是新能源发电，新能源汽车、分布式能源、储能等越来越多的“新伙伴”接入了电力系统。而且，用电需求出现了冬、夏两个高峰，且峰谷差不断拉大，北方冬季高峰负荷接近或赶超夏季。当“伙伴”更多样化，社会需求更大，安全保供难度也随之加大。

我国的电网发展始终立足国情。解决思路一是增强“托底能力”，优化电源结构，统筹推进各类电源有序发展，在大力发展新能源的同时合理发展常规电源，充分发挥常规电源保安全、稳供应的“压舱石”作用；二是增强“救援能力”，加强大电网电力互济互供，建设畅通的电力外送“高速公路”，完善多种能源的联合调度；三是增强“防御能力”，提高运行控制技术以及并网运行安全防控水平，优化大电网安全防御体系。

安全保供，也给电网智慧化提出了更高要求。正如中国工程院院士、全球能源互联网研究院院长汤广福所说，随着能源转型的发展，电网的智能化控制水平需要大幅度提升，必须开展基础性支撑技术的研发，开发更多的新器件、新装备。打造“更聪明”的电网，不仅是清洁发展与安全保供的现实需要，也是在复杂形势中抢占先机、赢得未来的必然要求。国家电网已将更多目光投向了“智慧赋能”，新技术、新产业、新业态、新模式正在衍生、延展，也将为电网安全可持续发展注入新的能量。