中國能源電力安全保供風險預警體系建設

■ 許金華 楊國梁 伍聲宇 魯宇 王博聞

1.中國科學院科技戰略咨詢研究院 北京 100190

2.國網能源研究院有限公司 北京 102209

3.國網吉林省電力有限公司經濟技術研究院 長春 130021

0 引言

能源電力是經濟社會穩定運行的基礎保障，保障能源電力安全穩定供應，是事關國計民生的大事。“十四五”時期，我國正處于新型電力系統建設和經濟保增長、保安全的關鍵時期，電力行業正經歷從以火電為主體的傳統電力系統向以新能源為主體的新型電力系統轉變，電力安全供應面臨的形勢更加復雜多變，建立系統完善的電力保供風險預警體系，對于有效保障能源電力安全具有重要意義。

能源作為一種不同于一般商品的特殊戰略物資，除具有商品屬性外，還具有金融屬性和政治屬性[1]。能源供應受價格、地緣政治、環境、經濟發展等綜合因素的影響，因此，能源安全問題是涉及自然科學、社會學、經濟學等多學科交叉的復雜科學問題。20世紀70年代石油危機爆發后，為了防止石油供應中斷，確保石油供應安全，提出了能源安全的概念[1]。國際能源署將能源安全定義為以合理的價格獲取充足的能源供給[2]，涉及能源安全供應和能源價格兩個維度。隨著形勢的變化，能源安全的內涵不斷演變，能源安全已經從供應安全，延伸至環境安全、經濟安全、科技安全等維度，而且涵蓋了能源供應鏈及其基礎設施的安全。

預警理論最早起源于經濟領域，法國經濟學家Alfred Fourille 最先提出了對經濟運行狀態進行監測預警的思想[3]。隨著能源安全概念的提出，能源預測預警引起各國的重視，能源預測預警是對能源系統的運行狀態及演化趨勢進行提前預測，根據警兆預判表現異常的時空范圍和危害程度，進而給出防范措施的活動過程[3]。能源預測預警的研究主要聚焦于能源安全理論、能源安全評價指標體系、能源安全預警模型和能源預測4 個方面，相關研究綜述見表1。可以發現，現有研究尚未對能源電力安全保供預警的內涵、體系建設等展開系統化研究。

表1 能源預測預警相關研究綜述

1 我國能源電力安全保供風險預警面臨的形勢

1.1 跨系統風險疊加增強能源電力安全保供的復雜性

2023年5月30日，二十屆中央國家安全委員會第一次會議審議通過了《加快建設國家安全風險監測預警體系的意見》，這是繼黨的二十大報告提出完善國家安全風險監測預警體系和國家應急管理體系，構建全域聯動、立體高效的國家安全防護體系之后的進一步重要舉措，能源電力風險監測預警體系建設是其中的重要內容之一。煤電仍是我國電力供應的最主要電源，在電力供應中發揮了基礎保障作用，2022年中國全口徑發電量8.7 萬億千瓦時，煤電占全口徑發電量的58.4%[20]。然而，全球能源供需格局的變化深刻影響著我國的能源電力安全[21]，一方面，俄烏沖突等事件導致全球能源電力安全形勢更加復雜嚴峻[22]，全球能源價格持續高位震蕩，歐洲電價、氣價大幅飆升[23]；另一方面，全球變暖加劇了氣候系統的不穩定性，導致極端天氣頻發、強發，極端氣象已從“黑天鵝＂變成＂灰犀牛＂。經濟社會系統、能源系統、環境系統等跨系統風險的疊加，導致我國能源電力安全面臨威脅。

電力系統是涉及多領域、多層級、多系統耦合的復雜系統，隨著經濟-能源-電力三者的耦合關系增強，電力供需已經從傳統的電力電量平衡轉變為一二次能源綜合平衡保障，這意味著，跨系統風險因素將會逐級滲透到電力供需的核心環節。同時，電力系統內部也面臨電源側可再生能源發電占比逐年增加、負荷側空調負荷及儲能等比例越來越高、電力供需大幅動態波動的風險[24]。這些風險因素的疊加增強了能源電力系統風險預警的難度和復雜性。

1.2 主要發達國家和地區構建能源電力安全保供風險預警體系的經驗

能源電力安全是國家安全體系的重要內容，主要發達國家很早就意識到構建能源電力安全預警體系在保障能源安全中的重要作用，紛紛加強戰略部署和規劃。主要采取建立健全法律法規、加強跨部門協調、開展風險評估和監測、建立應急預案和干預能源市場等措施。

（1）建立健全法律法規。美國發布的《國家能源政策法》明確規定，將減少對國外能源的依賴，加強和提升電網水平，鼓勵擴大核電站建設等[25]；日本發布《能源供給強韌化法案》，以應對外部復雜多變的國際局勢，以及國內自然災害頻發導致的電力保供問題[26]。

（2）建立跨部門協調機制。建立預警體系需要多個部門的協調合作，新加坡成立能源市場管理局（EMA），與氣象部門、石油天然氣供應商等緊密合作，定期對電力供需進行評估和預測，保證供應穩定[27]。

（3）開展風險評估和監測。部分國家對能源系統進行全面的風險評估和監測，包括自然災害、設備故障、人為因素等。新加坡能源市場管理局定期發布電力供需評估報告，對電力市場進行分析，并對未來電力供需趨勢進行預測[27]。

（4）建立應急預案。美國政府和電力行業制定了一系列的應急預案和計劃，包括針對自然災害、人為破壞、設備故障等多種情況的預案。在緊急情況下，美國政府和電力公司將啟動相應的應急響應計劃，保障國民的用電需求。此外，加拿大、法國等也建立了較為完善的能源電力安全應急預案，以保障國民用電需求和能源安全。這些預案通常包括針對不同類型的事故和緊急情況的應急處置措施、資源調配方案、信息通報機制等內容[28]。

盡管許多國家和地區已經從不同方面采取能源電力安全保供措施，但多數是從事中監管或事后監管的角度出發，大多數國家尚未形成系統的能源電力安全保供預警體系[29]，相關問題有待進一步深入研究。

1.3 構建能源電力安全保供風險預警體系是保障我國能源電力安全的必然選擇

2020年以來，由于我國加快了推進碳達峰碳中和目標的步伐，煤炭產能下降過快，同時國際能源地緣政治時間頻發，煤炭進口量下降，導致動力煤價格持續保持高位，我國東北、華中、華南地區出現多次“電荒”[30]，暴露出我國能源電力供需預警機制嚴重缺失的弊端[31]。2022年8月，國家能源局提出，建立能源供需預警及保供應急體系是增強能源系統平穩運行能力的重要舉措。構建能源電力安全保供預警體系對于增強我國能源系統的平穩運行能力，提高電力保障水平，防范和化解各種能源安全風險具有重要作用。一方面，能源電力安全保供預警體系可以在能源電力供應出現緊張或潛在問題時及時發出預警，有助于采取及時有效的應對措施，避免或減輕供應短缺或安全風險。另一方面，通過預警體系的構建，可以提高能源電力供應系統的韌性，增強系統對突發事件或自然災害的應對能力，確保能源電力供應的安全穩定。

2 能源電力安全保供預警體系的機制

3.1 能源電力安全保供風險預警體系的內涵

結合前文的理論分析，能源電力安全保供風險預警體系也屬于一種風險預警體系，包括風險識別、監測、評估與管理等，是保障能源電力安全供應的各種要素的集合，包括制度和政策、組織和流程、監測指標、方法和平臺等要素構成的復雜系統。能源電力安全保供風險預警體系的核心要素包括以下幾個方面。

（1）制度和政策體系。制度和政策體系是預警體系的重要保障，需要明確預警職責、流程、標準和技術規范等。

（2）組織體系。組織體系是預警體系的關鍵要素，需要建立由政府、能源電力企業、相關行業協會等組成的能源電力安全保供預警組織體系，明確各自的責任和職能，具備專業知識和技能，能夠科學、規范地開展預警工作。

（3）預警指標體系。指標體系是預警體系的基礎，需要根據國家政策、行業規范和標準，以及能源電力供應的安全性、穩定性和可靠性等要求，建立一套完整的能源電力安全保供預警指標體系，包括能源供應能力指標、能源消費需求指標、能源進口依賴度指標、能源安全風險指標等，通過這些指標對能源電力安全保供情況進行實時監測和預警。

（4）預警模型庫。預警模型庫是預警體系的核心，預警模型庫負責收集、整理和評估各種能源安全保供預警模型，對不同預警模型的特點和性能進行分類和歸檔，方便用戶根據實際需求選擇合適的預警模型進行應用。針對能源安全保供中出現的新問題和新需求，預警模型庫能夠組織相關專業人員，研發適應新情況和新需求的預警模型，提高預警的準確性和可靠性。

（5）預警信息平臺。預警信息平臺是預警體系的基礎設施，需要具備信息采集、處理、分析、存儲和發布等功能。依托數字化技術和信息化手段，建立能源電力安全保供預警信息平臺，集成能源電力生產、供應、消費等各方面的數據，對能源電力安全保供情況進行實時監測和預警，并通過數據分析和數據挖掘等技術手段，對能源電力安全保供趨勢進行預測和研判。

3.2 能源電力安全保供預警體系的特征

結合前文的分析，能源電力安全保供預警體系在運作過程中應呈現出以下運行特征。

（1）實時監測和動態響應：能源電力安全保供預警體系的核心功能是監測和預警，需要實時監測能源電力系統的運行狀態，以及相關的外部環境因素，如氣候、經濟、社會等，并根據監測結果進行動態預警和響應。

（2）數據驅動決策：預警體系通過收集和分析大量的數據，包括能源供應、需求、價格、設備運行狀態等信息，以及經濟、社會、氣象等外部環境數據，利用數據分析和模式識別等技術，識別和評估可能存在的風險因素，提供決策支撐。

（3）跨部門跨領域的協作：能源電力安全保供預警體系需要各相關部門和領域的協作配合，包括能源生產、運輸、消費等各個環節的協調，以及與政府、企業、公眾等各方面的溝通合作。

（4）風險評估和預警：預警體系需要根據監測和評估結果，對可能出現的風險進行評估，并根據評估結果適時發出預警信號，以便相關部門和企業及時采取應對措施。

（5）應急預案和響應：預警體系還需要制定應急預案，明確在風險發生時的應對策略和程序，并建立應急響應機制，確保在風險發生時能夠迅速、有效地采取應對措施。

（6）反饋和學習：預警體系需要不斷收集反饋信息，總結經驗教訓，不斷改進和完善自身的預警能力和防控能力。

這些運行特征是能源電力安全保供預警體系基本功能的體系，其有效性和完善程度決定了預警體系應對風險的效果和效率。

3 我國能源電力安全保供預警體系構建面臨的問題與挑戰

現階段，我國能源電力安全保供預警正在面臨多方面的挑戰，需要加強能源電力保供風險預警體系建設，提高預警的準確性和及時性。

第一，預警指標體系不夠科學、合理和完善。我國能源電力系統既面臨系統內部風險因素，又面臨能源系統、氣象自然系統、經濟社會系統等與電力強相關的“鄰近”系統風險因素。我國尚未形成全面的、完善的、跨系統的風險預警指標體系，這將影響能源電力安全保供系統的預警準確性。

第二，數據采集和整合不夠全面和準確。能源電力安全保供風險預警體系需要收集能源供需和價格數據、氣象數據、政治經濟數據等，“十四五”時期以來，我國能源電力相關數據采集并未實現全覆蓋，數據在準確性、完整性、一致性和實時性等方面存在不足。同時，數據的共享機制也不健全，不同地區、不同企業之間的能源電力數據共享機制尚未建立。

第三，對跨系統風險傳導的認識不充分。電力供應安全風險傳導鏈呈現跨系統的顯著特點，能源產運儲銷各環節風險均會逐級向電力供需核心環節滲透。但是尚未充分認清跨系統的能源電力安全保供風險傳導關系，對表面風險的深層次矛盾風險、風險演變趨勢、衍生多重風險等的研判尚不充分。

第四，預警信息平臺的技術水平和運行穩定性不夠高。預警平臺是能源電力安全保供預警的核心，現階段，由于數據覆蓋范圍有限、預警指標不完善、預警模型精確度不夠、信息共享機制不健全、缺乏智能化支持、系統安全性不足等問題的存在，導致現有預警信息平臺的技術水平和運行穩定性受限。

4 結論與建議

我國的能源電力安全保供預警體系建設應該結合國內外經濟及能源供需形勢，主要包括1 至7 天的短期預警、7 天至3 個月的中期預警，3 個月至1 到2年的長期預警，并將電力保供預警納入中長期能源電力規劃、年度能源電力運行計劃以及安全生產管理。具體來說，需要從以下幾點展開。

第一，加快構建適應新形勢下的電力保供預警指標體系。依據關鍵性、可比性、實用性等原則，構建涵蓋供應、需求、市場、安全等方面的跨系統、多周期的能源電力保供預警指標體系。同時，在實踐中定期評估和改進預警指標，以適應電力系統的變化和市場需求，提升預警的科學性和準確性。

第二，成立多級電力保供風險預警平臺。通過建立多級預警平臺，推進預警相關數據的集成、共享與應用。預警平臺需要與政府、企業、行業機構、研究單位等建立緊密的合作機制，實現信息共享和協同應對。

第三，加強跨系統風險傳導路徑識別。結合歷史能源電力保供事件的相關資料，識別電力系統內部，以及能源系統、氣象系統、經濟社會系統等與電力強相關系統的風險源，包括風險的類別、頻次、影響范圍和影響程度等信息，構建風險庫，并梳理風險的跨系統、多區域的傳導路徑。為制定預警指標體系，以及研判風險演化趨勢提供依據。

第四，優化調度和需求側管理。通過優化調度和需求側管理，引導企業錯峰用電、輪休用電、節約用電，加強節約用電宣傳力度，充分利用外調電力緩解省內供電壓力，保障民生、公共服務和重要用戶用電。

第五，構建合理的制度體系和組織體系，保障能源電力安全保供預警體系的平穩運行。制定相關制度體系，明確能源電力安全保供預警的工作流程、管理機制、主體職責和協作機制等；建立由政府、能源電力企業、相關行業協會等組成的應急組織體系，明確各自的責任和職能，確保在能源電力安全問題發生時能夠迅速啟動應急機制。

第六，加強國際合作。我國應加強與其他國家的合作，共享經驗、技術和資源，共同應對全球能源安全挑戰，有助于提升我國在國際能源合作中的地位和影響力。

【鳴謝：本文受到國家電網有限公司總部管理科技項目資助（項目號：5108-202218280A-2-424-XG）】