上海市能源領域適應氣候變化現狀和對策研究

何淑英　金　穎　齊　康

上海市節能減排中心有限公司

上海市能源領域適應氣候變化現狀和對策研究

何淑英金穎齊康

上海市節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，能源領域對氣候變化表現出高度的敏感性。夏季的高溫熱浪、冬季的寒潮都直接影響到上海的能源需求的變化，供電、供氣等城市生命線系統應對極端天氣氣候事件的彈性應對能力不足。在分析上海市氣候變化事實及其對能源領域的影響，梳理相關適應措施情況和存在問題等基礎上，提出了上海市開展能源領域適應氣候變化工作的相關建議。

能源；電力；天然氣；適應氣候變化

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的《氣候變化第五次評估報告》指出，未來風暴潮和高溫熱浪會日趨頻繁且愈加劇烈，對城市及其居民、基礎設施等構成巨大威脅。能源是國民經濟和社會健康穩定發展的重要基礎，能源生產、供應和基礎設施等各個環節都受到氣候變化的潛在影響，面臨較為嚴峻的氣候變化挑戰。

近年來，英國強調能源基礎設施建設要平衡能源需求和增強氣候韌性的雙重要求，美國能源部重點開展氣候變化對美國能源基礎設施的影響評估。2013年，國家發改委等部門聯合發布了《國家適應氣候變化戰略》，制定了各重點領域適應任務，提出上海城市基礎設施極端天氣氣候事件防御適應試點示范工程，要重點修訂上海的供電、供氣等基礎設施的氣象災害防護標準。本文分析了上海市氣候變化事實及其對能源領域的影響，梳理了能源領域適應工作現狀，并提出了上海市能源領域適應工作的建議。

1　氣候變化事實及影響

1.1氣候變化事實

在全球氣候變暖的大背景下，上海市氣候變化明顯。升溫趨勢較為顯著，1873年以來，平均每10年氣溫升高0.16 ℃（圖1）；極端氣溫發生日數呈增加趨勢，連續3天最高氣溫大于35 ℃的高溫熱浪事件發生頻次增多；城市熱島效應明顯，近10年來城區與郊區的年均溫差最高達1.8 ℃。強對流天氣幾率增多，降水頻率和強度明顯增加，對比分析1951～1980年和1981～2014年兩個時期，降水量≥35.5 mm/h的強降水事件呈現增加的趨勢。影響上海的臺風個數變化趨勢不明顯，但臺風影響的強度呈上升趨勢，尤其是臺風造成的降水偏多年份增加。近海海平面變化總體呈波動上升趨勢，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到1980年以來的最高值160 mm。

圖1　1873～2014年徐家匯站年平均氣溫距平變化

1.2氣候變化對上海能源領域的影響

1.2.1電力行業

（1）電力需求與氣溫變化直接相關

除了經濟結構轉型、經濟運行狀況、人口導入外，氣候對上海市電力負荷影響作用突顯，氣溫對電力需求的影響最為直接。上海是夏熱冬冷地區，濕度較高，空調用電量較大。受氣溫影響主要表現在生活中的夏季降溫和冬季取暖的電力需求變化，夏季氣溫變化對電力消費量的影響更大，高溫熱浪直接導致夏季空調用電負荷劇增，如2013年8月極端高溫下全社會用電量超過了160億kWh（其中居民生活用電量為上海歷年來最高值，約32億kWh，圖2）。

上海年近年來的最高負荷日與當日最高溫度，如圖3所示。根據相關機構模擬測算，夏季平均氣溫超過25 ℃時，每升高1 ℃電力負荷約增加70～80萬kW，日電力消費量約增加1 740萬kWh；冬季日平均氣溫低于15 ℃時，每下降1 ℃日電力消費量約增加260萬kWh。

（2）電力調度與氣象預報聯系密切

目前，上海電網開始步入強饋入（西南水電）弱開機的新常態。受氣溫變化影響，電力負荷存在明顯季節和日變化，有必要結合精細化氣象預報，通過電力平衡、輸電限額、調峰平衡等綜合性分析，量化評估上海電網最小開機方案下電網安全穩定裕度，確保電網安全穩定運行。

圖2　上海市全社會用電量結構（2013.01～2015.05）

（3）電力輸配設施易受惡劣氣象條件影響

惡劣氣象條件對電力設施的破壞對上海的電力供給存在一定的威脅，如冰災、霧凇、雷擊、風暴易導致高壓線路發生跳閘和故障，城市內澇易導致地下變電站設施淹沒、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日強雷暴云團影響上海，全市212條供電線路遭受雷擊跳閘。2008年大面積、持續性覆冰造成了輸電線路大范圍倒塔（覆冰厚度超過設計極限），707座變電站停運，電力設備故障4500起。

1.2.2燃氣行業（天然氣）

（1）天然氣需求與氣溫變化有一定關系

上海市天然氣需求主要包括：城市燃氣（含居民、工商、分布式供能燃氣空調）、工業、燃氣發電（含公用電廠、熱電聯供）、天然氣汽車等。2013年，城市燃氣、工業用氣、燃氣發電的占比分別為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慣，社會快捷化程度、氣候條件、周邊生活設施配套情況（如居住小區的熱水供應）等，民用氣呈現出明顯的四季差別，高峰月出現于冬季；②近年來隨著產業結構調整的逐步推進，上海市三產比重逐漸加大，賓館飯店等飲食服務行業迅速發展，在城市燃氣中所占比例逐漸增加，其用氣負荷特點及影響因素與居民類似，季節差別沒有居民用氣明顯；③直燃機的用氣負荷變化主要受氣溫影響，如寫字樓、機關、賓館飯店、商場、娛樂、醫院等直燃機用戶一年中用氣高峰集中出現在采暖季和制冷季。

圖3　2003～2014上海年最高負荷日與當日最高溫度

根據2014年上海燃氣行業上海燃氣集團天然氣輸配日報，1、2、12月冬季用氣負荷較大，其次是5、6、7、8夏季用氣負荷，春秋季用氣負荷相對較低。圖4為天然氣上游供氣與燃氣電廠用氣量全年走勢。

圖4　天然氣上游供氣與燃氣電廠用量全年走勢（2014年上海燃氣行業統計資料匯編）[1]

（2）天然氣輸配設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站儲存能力為7～14 d，能夠抵御連續兩個臺風，但無法預計其他極端天氣影響，洋山港氣源海底管線目前沒有建成復線，海底天然氣輸送存在一定的風險。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，曾出現上浮故障。

1.2.3可再生能源

極端氣候影響新能源開發項目的安全運行（見表1、表2），主要是在臺風正面襲擊下，風速過高吹倒風電場風機或風機停發（設備保護），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電的防潮標高等。

表1　氣候變化對上海市能源領域的影響分析

表2　上海市氣候變化與極端事件對能源領域的風險評估矩陣1）

2　能源領域已開展的適應措施和存在的問題

2.1已開展的適應措施

（1）加快能源基礎設施改造和建設

全市已形成500 kV電網雙環主網和南外半環、220 kV電網分區運行以及“四分八直”市外來電通道的總體格局，供電可靠性明顯增強；并形成洋山港進口LNG、西氣、西氣二線、川氣、東海氣組成的“5+1”多氣源供應格局，洋山港LNG接收站已建3×16.5萬m3的儲罐，約40億m3天然氣的儲量，儲存能力7～14 d，5號溝LNG應急儲備站儲備能力為14 d。

市電力公司聯手市氣象局開展常態化氣象服務合作，氣象局定時向電力調度控制中心報送日、周、月、年氣象預測，及時通報上海地區天氣狀況，電力公司以各區調度的負荷預測數據作為參考，綜合考慮歷史負荷情況和第二天的天氣變化等因素，繪制負荷曲線，擬定次日用電負荷計劃，據此采取電力電量平衡、發購電計劃安排、協調電力檢修等一系列應對措施，保證充足電力供應、保障電網安全穩定運行。

（3）建立電力和燃氣應急保障體系

市電力公司針對極端高溫和用電負荷過高的情況，進行電網應急演練，聯合電力、消防、機場、鐵路等相關部門應對突發公共事件應急聯合演練，在電力應急物資保障組織體系、供應保障框架、信息平臺建設等方面加強了電力應急物資物流保障。同時，上海市已建立燃氣用戶側管理應急預案，在氣量不足的情況下，通過優先關閉燃機電廠、工業大用戶用氣設備，來保障城市居民燃氣用氣，有關部門組織了管道燃氣應急演練，提升了應急處理能力。

（4）天然氣交易中心投入試運行

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，擬實現液化天然氣和液化石油氣現貨競買交易業務順利上市試運營。2015年，隨著我國首單管道天然氣（中石油西氣東輸1 400萬m3）順利交易，上海石油天然氣交易中心宣告投入試運行。由于天然氣用戶和用量不可預測，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、黨權與黨爭:1924～1949年中國國民黨的組織形態》，上海書店出版社2003年版，第107～108頁。

能源基礎設施建設、運行的技術標準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應對極端天氣氣候事件的彈性應對能力不足。對本市未來氣候變化趨勢的預判、極端氣候事件預報準確率和精細程度亟待提高；對能源領域抵御氣候變化風險的能力、風險脆弱區和影響程度，還需進行深入全面的研究。

3　開展能源領域適應氣候變化工作的相關建議

3.1提高供電、供氣保障能力

（1）開展新增外來電通道規劃研究。抵御和適應市外極端氣候變化對外來電的供應安全，為未來電力調度的快速響應提供通道資源。

（2）完善電力和天然氣輸送系統的布局優化。減少極端氣候事件發生對輸配網絡薄弱區域的用能影響，加強電力、天然氣管網末端不利點的能源供應監控和應急管理。

（3）增加氣源供應，形成洋山港進口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”多氣源供應格局。實施東海西湖凹陷天然氣聯絡線建設，積極爭取后續寧波海上氣田氣源入滬；到2019年左右，推動中俄天然氣管道建設和末站設置，由中俄輸氣管道引入俄羅斯氣。

（4）加大液化天然氣（LNG）的儲備調峰和輸送能力。到2020年末，完成洋山港LNG接收站罐容擴建工程（儲存能力約提高一倍），完成5號溝LNG二期儲罐擴建工程。建設東海大橋至臨港新城的海底輸氣復線，提高天然氣送入上海城市天然氣高壓主干網系統的供應保障能力。

3.2優化城市供電、供氣基礎設施氣象災害防護標準

根據上海氣溫、降水、冰雪、海平面等氣候條件變化修訂供電、供氣基礎設施設計、建設、運行調度的技術標準。

（1）供電設施方面，對電氣設備鹽侵蝕防腐標準開展進一步研究；對于特高壓輸電線路集中分布的重要輸電通道和關鍵性的骨干線路，考慮氣溫、風力與冰雪災害的變化調整輸電線路、設施建造標準和電桿間距，一般線路通過增加應急措施來提高抗災水平。

（2）供氣設施方面，考慮海水溫度、鹽度的變化修訂液化天然氣（LNG）氣化設施的技術標準，考慮海床穩定性修訂液化天然氣（LNG）海底管線抗海底沖刷、抗震等級等相關規范，提高天然氣管線的防雷、防腐（抗地鐵雜散電流）、抗震等相關標準。

3.3完善氣象災害能源應急保障機制

（1）提高能源供應和抗災應急能力。發展儲能技術和智能電網等，提高電力供應和抗災能力。當電力需求無法得到滿足的某些狀態下，如電力供應不足導致無法達到電力供需平衡等，調用一些錯峰等需求側管理措施，或是實施峰谷電價的手段來對電力負荷進行適當的調節，以滿足電力的供需平衡。

（2）建立長三角地區能源保障聯動機制，加強與相鄰省市的煤、油、氣、電的能源保障銜接。

[1]2014年上海燃氣行業統計資料匯編

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