何淑英　金　穎　齊　康

上海市節(jié)能減排中心有限公司

上海市能源領(lǐng)域適應(yīng)氣候變化現(xiàn)狀和對(duì)策研究

何淑英金穎齊康

上海市節(jié)能減排中心有限公司

在全球氣候變暖的大背景下，上海市氣候變化明顯，能源領(lǐng)域?qū)夂蜃兓憩F(xiàn)出高度的敏感性。夏季的高溫?zé)崂恕⒍镜暮倍贾苯佑绊懙缴虾５哪茉葱枨蟮淖兓?，供電、供氣等城市生命線系統(tǒng)應(yīng)對(duì)極端天氣氣候事件的彈性應(yīng)對(duì)能力不足。在分析上海市氣候變化事實(shí)及其對(duì)能源領(lǐng)域的影響，梳理相關(guān)適應(yīng)措施情況和存在問題等基礎(chǔ)上，提出了上海市開展能源領(lǐng)域適應(yīng)氣候變化工作的相關(guān)建議。

能源；電力；天然氣；適應(yīng)氣候變化

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的《氣候變化第五次評(píng)估報(bào)告》指出，未來(lái)風(fēng)暴潮和高溫?zé)崂藭?huì)日趨頻繁且愈加劇烈，對(duì)城市及其居民、基礎(chǔ)設(shè)施等構(gòu)成巨大威脅。能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)，能源生產(chǎn)、供應(yīng)和基礎(chǔ)設(shè)施等各個(gè)環(huán)節(jié)都受到氣候變化的潛在影響，面臨較為嚴(yán)峻的氣候變化挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，英國(guó)強(qiáng)調(diào)能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要平衡能源需求和增強(qiáng)氣候韌性的雙重要求，美國(guó)能源部重點(diǎn)開展氣候變化對(duì)美國(guó)能源基礎(chǔ)設(shè)施的影響評(píng)估。2013年，國(guó)家發(fā)改委等部門聯(lián)合發(fā)布了《國(guó)家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略》，制定了各重點(diǎn)領(lǐng)域適應(yīng)任務(wù)，提出上海城市基礎(chǔ)設(shè)施極端天氣氣候事件防御適應(yīng)試點(diǎn)示范工程，要重點(diǎn)修訂上海的供電、供氣等基礎(chǔ)設(shè)施的氣象災(zāi)害防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。本文分析了上海市氣候變化事實(shí)及其對(duì)能源領(lǐng)域的影響，梳理了能源領(lǐng)域適應(yīng)工作現(xiàn)狀，并提出了上海市能源領(lǐng)域適應(yīng)工作的建議。

1　氣候變化事實(shí)及影響

1.1氣候變化事實(shí)

在全球氣候變暖的大背景下，上海市氣候變化明顯。升溫趨勢(shì)較為顯著，1873年以來(lái)，平均每10年氣溫升高0.16 ℃（圖1）；極端氣溫發(fā)生日數(shù)呈增加趨勢(shì)，連續(xù)3天最高氣溫大于35 ℃的高溫?zé)崂耸录l(fā)生頻次增多；城市熱島效應(yīng)明顯，近10年來(lái)城區(qū)與郊區(qū)的年均溫差最高達(dá)1.8 ℃。強(qiáng)對(duì)流天氣幾率增多，降水頻率和強(qiáng)度明顯增加，對(duì)比分析1951～1980年和1981～2014年兩個(gè)時(shí)期，降水量≥35.5 mm/h的強(qiáng)降水事件呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。影響上海的臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)變化趨勢(shì)不明顯，但臺(tái)風(fēng)影響的強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，尤其是臺(tái)風(fēng)造成的降水偏多年份增加。近海海平面變化總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，1980年至2014年，上海近海海平面上升速率為32 mm/10年（1971～2010年間全球平均水平為20 mm/10年），2014年上海沿海海平面達(dá)到1980年以來(lái)的最高值160 mm。

圖1　1873～2014年徐家匯站年平均氣溫距平變化

1.2氣候變化對(duì)上海能源領(lǐng)域的影響

1.2.1電力行業(yè)

（1）電力需求與氣溫變化直接相關(guān)

除了經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況、人口導(dǎo)入外，氣候?qū)ι虾Ｊ须娏ω?fù)荷影響作用突顯，氣溫對(duì)電力需求的影響最為直接。上海是夏熱冬冷地區(qū)，濕度較高，空調(diào)用電量較大。受氣溫影響主要表現(xiàn)在生活中的夏季降溫和冬季取暖的電力需求變化，夏季氣溫變化對(duì)電力消費(fèi)量的影響更大，高溫?zé)崂酥苯訉?dǎo)致夏季空調(diào)用電負(fù)荷劇增，如2013年8月極端高溫下全社會(huì)用電量超過了160億kWh（其中居民生活用電量為上海歷年來(lái)最高值，約32億kWh，圖2）。

上海年近年來(lái)的最高負(fù)荷日與當(dāng)日最高溫度，如圖3所示。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)模擬測(cè)算，夏季平均氣溫超過25 ℃時(shí)，每升高1 ℃電力負(fù)荷約增加70～80萬(wàn)kW，日電力消費(fèi)量約增加1 740萬(wàn)kWh；冬季日平均氣溫低于15 ℃時(shí)，每下降1 ℃日電力消費(fèi)量約增加260萬(wàn)kWh。

（2）電力調(diào)度與氣象預(yù)報(bào)聯(lián)系密切

目前，上海電網(wǎng)開始步入強(qiáng)饋入（西南水電）弱開機(jī)的新常態(tài)。受氣溫變化影響，電力負(fù)荷存在明顯季節(jié)和日變化，有必要結(jié)合精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)，通過電力平衡、輸電限額、調(diào)峰平衡等綜合性分析，量化評(píng)估上海電網(wǎng)最小開機(jī)方案下電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2　上海市全社會(huì)用電量結(jié)構(gòu)（2013.01～2015.05）

（3）電力輸配設(shè)施易受惡劣氣象條件影響

惡劣氣象條件對(duì)電力設(shè)施的破壞對(duì)上海的電力供給存在一定的威脅，如冰災(zāi)、霧凇、雷擊、風(fēng)暴易導(dǎo)致高壓線路發(fā)生跳閘和故障，城市內(nèi)澇易導(dǎo)致地下變電站設(shè)施淹沒、電纜輸電線路絕緣下降等問題，影響供電安全和可靠性。2005年7月30日強(qiáng)雷暴云團(tuán)影響上海，全市212條供電線路遭受雷擊跳閘。2008年大面積、持續(xù)性覆冰造成了輸電線路大范圍倒塔（覆冰厚度超過設(shè)計(jì)極限），707座變電站停運(yùn)，電力設(shè)備故障4500起。

1.2.2燃?xì)庑袠I(yè)（天然氣）

（1）天然氣需求與氣溫變化有一定關(guān)系

上海市天然氣需求主要包括：城市燃?xì)猓ê用瘛⒐ど?、分布式供能燃?xì)饪照{(diào)）、工業(yè)、燃?xì)獍l(fā)電（含公用電廠、熱電聯(lián)供）、天然氣汽車等。2013年，城市燃?xì)狻⒐I(yè)用氣、燃?xì)獍l(fā)電的占比分別為44.7%、27.2%、26.1%。其中：①影響居民生活用氣的因素較多，如居民的生活水平和生活習(xí)慣，社會(huì)快捷化程度、氣候條件、周邊生活設(shè)施配套情況（如居住小區(qū)的熱水供應(yīng)）等，民用氣呈現(xiàn)出明顯的四季差別，高峰月出現(xiàn)于冬季；②近年來(lái)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的逐步推進(jìn)，上海市三產(chǎn)比重逐漸加大，賓館飯店等飲食服務(wù)行業(yè)迅速發(fā)展，在城市燃?xì)庵兴急壤饾u增加，其用氣負(fù)荷特點(diǎn)及影響因素與居民類似，季節(jié)差別沒有居民用氣明顯；③直燃機(jī)的用氣負(fù)荷變化主要受氣溫影響，如寫字樓、機(jī)關(guān)、賓館飯店、商場(chǎng)、娛樂、醫(yī)院等直燃機(jī)用戶一年中用氣高峰集中出現(xiàn)在采暖季和制冷季。

圖3　2003～2014上海年最高負(fù)荷日與當(dāng)日最高溫度

根據(jù)2014年上海燃?xì)庑袠I(yè)上海燃?xì)饧瘓F(tuán)天然氣輸配日?qǐng)?bào)，1、2、12月冬季用氣負(fù)荷較大，其次是5、6、7、8夏季用氣負(fù)荷，春秋季用氣負(fù)荷相對(duì)較低。圖4為天然氣上游供氣與燃?xì)怆姀S用氣量全年走勢(shì)。

圖4　天然氣上游供氣與燃?xì)怆姀S用量全年走勢(shì)（2014年上海燃?xì)庑袠I(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編）[1]

（2）天然氣輸配設(shè)施受氣象條件的影響

上海處于陸上天然氣管線輸送的末端，氣源經(jīng)過地震帶、暴雨沖垮管線而可能造成斷供。洋山港海上氣源可能受海上極端氣候影響造成斷供，目前洋山LNG站儲(chǔ)存能力為7～14 d，能夠抵御連續(xù)兩個(gè)臺(tái)風(fēng)，但無(wú)法預(yù)計(jì)其他極端天氣影響，洋山港氣源海底管線目前沒有建成復(fù)線，海底天然氣輸送存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。東海平湖油氣田海底管線因海底沖刷，浮力和上舉力大于管道重量，曾出現(xiàn)上浮故障。

1.2.3可再生能源

極端氣候影響新能源開發(fā)項(xiàng)目的安全運(yùn)行（見表1、表2），主要是在臺(tái)風(fēng)正面襲擊下，風(fēng)速過高吹倒風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)停發(fā)（設(shè)備保護(hù)），組件支架易受到鹽霧腐蝕，海平面上升和海浪變化將影響到海上風(fēng)電的防潮標(biāo)高等。

表1　氣候變化對(duì)上海市能源領(lǐng)域的影響分析

表2　上海市氣候變化與極端事件對(duì)能源領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣1）

2　能源領(lǐng)域已開展的適應(yīng)措施和存在的問題

2.1已開展的適應(yīng)措施

（1）加快能源基礎(chǔ)設(shè)施改造和建設(shè)

全市已形成500 kV電網(wǎng)雙環(huán)主網(wǎng)和南外半環(huán)、220 kV電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行以及“四分八直”市外來(lái)電通道的總體格局，供電可靠性明顯增強(qiáng)；并形成洋山港進(jìn)口LNG、西氣、西氣二線、川氣、東海氣組成的“5+1”多氣源供應(yīng)格局，洋山港LNG接收站已建3×16.5萬(wàn)m3的儲(chǔ)罐，約40億m3天然氣的儲(chǔ)量，儲(chǔ)存能力7～14 d，5號(hào)溝LNG應(yīng)急儲(chǔ)備站儲(chǔ)備能力為14 d。

市電力公司聯(lián)手市氣象局開展常態(tài)化氣象服務(wù)合作，氣象局定時(shí)向電力調(diào)度控制中心報(bào)送日、周、月、年氣象預(yù)測(cè)，及時(shí)通報(bào)上海地區(qū)天氣狀況，電力公司以各區(qū)調(diào)度的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)作為參考，綜合考慮歷史負(fù)荷情況和第二天的天氣變化等因素，繪制負(fù)荷曲線，擬定次日用電負(fù)荷計(jì)劃，據(jù)此采取電力電量平衡、發(fā)購(gòu)電計(jì)劃安排、協(xié)調(diào)電力檢修等一系列應(yīng)對(duì)措施，保證充足電力供應(yīng)、保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）建立電力和燃?xì)鈶?yīng)急保障體系

市電力公司針對(duì)極端高溫和用電負(fù)荷過高的情況，進(jìn)行電網(wǎng)應(yīng)急演練，聯(lián)合電力、消防、機(jī)場(chǎng)、鐵路等相關(guān)部門應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件應(yīng)急聯(lián)合演練，在電力應(yīng)急物資保障組織體系、供應(yīng)保障框架、信息平臺(tái)建設(shè)等方面加強(qiáng)了電力應(yīng)急物資物流保障。同時(shí)，上海市已建立燃?xì)庥脩魝?cè)管理應(yīng)急預(yù)案，在氣量不足的情況下，通過優(yōu)先關(guān)閉燃機(jī)電廠、工業(yè)大用戶用氣設(shè)備，來(lái)保障城市居民燃?xì)庥脷?，有關(guān)部門組織了管道燃?xì)鈶?yīng)急演練，提升了應(yīng)急處理能力。

（4）天然氣交易中心投入試運(yùn)行

2010年底，天然氣交易中心依托上海石油交易所在線交易平臺(tái)，擬實(shí)現(xiàn)液化天然氣和液化石油氣現(xiàn)貨競(jìng)買交易業(yè)務(wù)順利上市試運(yùn)營(yíng)。2015年，隨著我國(guó)首單管道天然氣（中石油西氣東輸1 400萬(wàn)m3）順利交易，上海石油天然氣交易中心宣告投入試運(yùn)行。由于天然氣用戶和用量不可預(yù)測(cè)，余氣可以通過天然氣交易中心出售。

2.2存在的問題

③參見王奇生《黨員、黨權(quán)與黨爭(zhēng):1924～1949年中國(guó)國(guó)民黨的組織形態(tài)》，上海書店出版社2003年版，第107～108頁(yè)。

能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未充分考慮氣候變化的影響，供電、供氣等城市生命線系統(tǒng)應(yīng)對(duì)極端天氣氣候事件的彈性應(yīng)對(duì)能力不足。對(duì)本市未來(lái)氣候變化趨勢(shì)的預(yù)判、極端氣候事件預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和精細(xì)程度亟待提高；對(duì)能源領(lǐng)域抵御氣候變化風(fēng)險(xiǎn)的能力、風(fēng)險(xiǎn)脆弱區(qū)和影響程度，還需進(jìn)行深入全面的研究。

3　開展能源領(lǐng)域適應(yīng)氣候變化工作的相關(guān)建議

3.1提高供電、供氣保障能力

（1）開展新增外來(lái)電通道規(guī)劃研究。抵御和適應(yīng)市外極端氣候變化對(duì)外來(lái)電的供應(yīng)安全，為未來(lái)電力調(diào)度的快速響應(yīng)提供通道資源。

（2）完善電力和天然氣輸送系統(tǒng)的布局優(yōu)化。減少極端氣候事件發(fā)生對(duì)輸配網(wǎng)絡(luò)薄弱區(qū)域的用能影響，加強(qiáng)電力、天然氣管網(wǎng)末端不利點(diǎn)的能源供應(yīng)監(jiān)控和應(yīng)急管理。

（3）增加氣源供應(yīng)，形成洋山港進(jìn)口LNG、西氣、西氣二線、川氣、東海氣（平湖、寧波氣田）、俄羅斯氣等組成的“6+1”多氣源供應(yīng)格局。實(shí)施東海西湖凹陷天然氣聯(lián)絡(luò)線建設(shè)，積極爭(zhēng)取后續(xù)寧波海上氣田氣源入滬；到2019年左右，推動(dòng)中俄天然氣管道建設(shè)和末站設(shè)置，由中俄輸氣管道引入俄羅斯氣。

（4）加大液化天然氣（LNG）的儲(chǔ)備調(diào)峰和輸送能力。到2020年末，完成洋山港LNG接收站罐容擴(kuò)建工程（儲(chǔ)存能力約提高一倍），完成5號(hào)溝LNG二期儲(chǔ)罐擴(kuò)建工程。建設(shè)東海大橋至臨港新城的海底輸氣復(fù)線，提高天然氣送入上海城市天然氣高壓主干網(wǎng)系統(tǒng)的供應(yīng)保障能力。

3.2優(yōu)化城市供電、供氣基礎(chǔ)設(shè)施氣象災(zāi)害防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)上海氣溫、降水、冰雪、海平面等氣候條件變化修訂供電、供氣基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行調(diào)度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）供電設(shè)施方面，對(duì)電氣設(shè)備鹽侵蝕防腐標(biāo)準(zhǔn)開展進(jìn)一步研究；對(duì)于特高壓輸電線路集中分布的重要輸電通道和關(guān)鍵性的骨干線路，考慮氣溫、風(fēng)力與冰雪災(zāi)害的變化調(diào)整輸電線路、設(shè)施建造標(biāo)準(zhǔn)和電桿間距，一般線路通過增加應(yīng)急措施來(lái)提高抗災(zāi)水平。

（2）供氣設(shè)施方面，考慮海水溫度、鹽度的變化修訂液化天然氣（LNG）氣化設(shè)施的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，考慮海床穩(wěn)定性修訂液化天然氣（LNG）海底管線抗海底沖刷、抗震等級(jí)等相關(guān)規(guī)范，提高天然氣管線的防雷、防腐（抗地鐵雜散電流）、抗震等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3完善氣象災(zāi)害能源應(yīng)急保障機(jī)制

（1）提高能源供應(yīng)和抗災(zāi)應(yīng)急能力。發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)和智能電網(wǎng)等，提高電力供應(yīng)和抗災(zāi)能力。當(dāng)電力需求無(wú)法得到滿足的某些狀態(tài)下，如電力供應(yīng)不足導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到電力供需平衡等，調(diào)用一些錯(cuò)峰等需求側(cè)管理措施，或是實(shí)施峰谷電價(jià)的手段來(lái)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以滿足電力的供需平衡。

（2）建立長(zhǎng)三角地區(qū)能源保障聯(lián)動(dòng)機(jī)制，加強(qiáng)與相鄰省市的煤、油、氣、電的能源保障銜接。

[1]2014年上海燃?xì)庑袠I(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編

Shanghai Energy Sectors Adapting to Climate Change Current Situation and Countermeasures Research

He Shuying, Jin Ying, Qi Kang
Shanghai Energy-Saving and Emission-Reducing Co.,Ltd

Under the background of global warming, Shanghai has obvious climate change and energy sectors are highly sensitive to climate change. Summer high temperature heat wave and winter cold weather will directly have an impact on Shanghai energy needs’ changes. Power supply and gas supply and other urban lifeline system is not resiliently capable to deal with extreme weather events. Based on analysis of Shanghai climate change reality and it’s influence on energy sectors, the article combines relevant countermeasures conditions with existing problems and puts forward relevant suggestions on Shanghai carrying out energy sectors work to adapt to climate change.

Energy, Electric Power, Natural Gas, Adapting to Climate Change

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2015.12.001