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新冠疫情对电力行业影响综述

北极星售电网  来源:透视能源新视角  作者:透视能源新视角  2020/8/13 8:54:30  我要投稿  

北极星售电网讯:本文简要介绍在《中国电机工程学会电力与能源系统学报》(CSEE Journal of Power and Energy Systems)最新发表的《新冠疫情对电力行业影响综述》 (Implications of COVID-19 for the Electricity Industry: a Comprehensive Review)的主要内容。该论文由清华大学康重庆教授、钟海旺副教授团队与美国德州农工大学(Texas A&M University)谢乐教授共同完成。

(来源:微信公众号“透视能源新视角” ID:Energy-Insights 作者:钟海旺、谭振飞、何一鎏、谢乐、康重庆)

内容提要:由新型冠状病毒COVID-19引起的疫情于2020年初爆发,目前已蔓延全球几乎所有国家和地区。根据世界卫生组织(WHO)的数据,截至2020年6月28日,已有216个国家和地区的960万人确认感染了该病毒,并有491,000人因此死亡。为了减轻疾病的传播,许多国家采取了各种减少社会活动的措施,包括旅行禁令、城市封锁和居家工作的政策。新冠疫情席卷全球、深刻影响人类生活生产活动的同时,也给电力行业带来一系列变化和挑战。为了帮助相关的研究人员、管理人员和政策制定者更完整地了解新冠疫情对电力行业的影响,本文在梳理相关学术论文、报告、新闻和公开数据的基础上,提供了简短而相对全面的综述。从四个方面分析了新冠疫情对电力行业的影响,即:1)对电力需求和供应的影响;2)电力系统运行和控制面临的挑战;3)对市场、投资和监管的影响;4)环境外部影响。

一、对电力需求和供应的影响

1、电力需求

在新冠疫情爆发后,世界各国政府采取了各种行动来遏制该病毒的传播,包括封城、社会隔离、工厂关闭和旅行禁令。这些措施极大地改变了人们的工作和生活方式,从而导致电力需求的显著变化。

首先是用电量的变化。本文搜集了四个国家(见图1,其中(a)意大利,(b)日本,(c)美国和(d)巴西)2018~2020三年中1~5月的每日用电量数据。从图中可看到,与2018、2019年相比,意大利,美国和巴西的电力需求显著下降。在意大利,封城政策于2020年3月8日在该国北部地区实施,并于2020年3月10日扩展至全国。从图1(a)可以看出,在三月的第二周,即封城政策开始全面推行后,每日的用电量下降了近20%。此后,需求平稳抬升,至5月下旬已接近去年水平。在美国和巴西,电力需求的减少也很明显。两国的日用电量分别在4月1日和3月20日之后显著下降。同时,截至5月底,这两个国家的电力需求尚未有显著回升。在日本,用电量的变化并不明显,如图1(b)所示。这可能归因于日本政府的防疫措施中并不包含全面的封城和停工。

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图1 日用电量对比

(a. 意大利,b. 日本,c. 美国,d. 巴西)

在实行城市封锁政策的国家中,电力需求的结构也发生了变化。由于停工停产,工业部门消耗的电力减少。在中国,建筑和制造业的用电需求下降了12%[2]。在美国,预计2020年工商业部门的电力需求将下降20%[3]。相反,由于限制外出政策,大多数经济体的住宅负荷增加,例如,某些欧洲国家的住宅负荷增加了近40%[2]。

随着负荷构成的改变,负荷曲线形态也发生了变化。在图2中,我们比较了纽约市在2019年和2020年4月第一周的负荷情况。该市是美国遭受新冠疫情冲击最严重的地区,并于2020年3月22日开始实施限制外出(stay-at-home)政策。从图中可以看出,每日的高峰负荷在工作日下降了近20%,在周末下降了约12%。在2019年,高峰负荷通常发生在工作日的早晨。从2020年的封锁政策开始,工作日的早高峰有所推迟,且峰值减小。相反,傍晚的峰值占据了主导地位。负荷曲线的这种变化可能是由关闭商业和工业负荷引起的。在其它地区也观察到类似的变化。在英国,封城政策实施后,工作日的负荷开始变得与周末相似。据报道,早高峰负荷的爬升速度比平时慢两倍[4]。在美国加州实施限制外出政策后,该地区扣除太阳能发电后的净负荷曲线呈现出更加明显的“鸭子曲线(duck curve)”特征,原因是用电需求的减少与太阳能发电占比的增加[5]。

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图2 纽约市负荷曲线形态对比

2、电力供给

供给方面,在总发电量下降的情况下,可再生能源发电占比反而有所增加。根据国际能源署(IEA)的统计,2020年一季度全球发电量同比下降2.6%,而可再生能源发电量增长了3%,所占份额从26%上升至28%[2]。负荷需求下降后,主要通过压减化石燃料发电以实现电力平衡,到2020年一季度,煤炭和天然气发电量分别减少了8%和3%。在英国,天然气和燃煤发电占比在2020年一季度降至29.1%,而去年同期水平为36.1%。在美国,预计到2020年燃煤发电将下降25%左右,而可再生能源发电的份额或将增加[3]。IEA的报告还显示,在大部分国家,燃气发电受到了压减,其受影响程度仅次于燃煤发电。同时,随着天然气发电的减少,水电提供的灵活性对于电力系统变得更加重要。作为清洁灵活的电力来源,水力发电在大多数国家没有受到影响。新冠疫情期间,清洁能源占比较高的一些国家,例如秘鲁,水电和可再生能源已几乎取代了火电[5]。尽管可再生能源发电占比增加了,但在某些地区风电和光伏发电的实际消纳量是减少的。例如,在美国加州CAISO,2020年一季度弃风弃光电量逐月增加,这主要是由电力需求减少导致的。

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