上海市能源领域适应气候变化现状和对策研究

何淑英　金　颖　齐　康

上海市节能减排中心有限公司

上海市能源领域适应气候变化现状和对策研究

何淑英金颖齐康

上海市节能减排中心有限公司

在全球气候变暖的大背景下，上海市气候变化明显，能源领域对气候变化表现出高度的敏感性。夏季的高温热浪、冬季的寒潮都直接影响到上海的能源需求的变化，供电、供气等城市生命线系统应对极端天气气候事件的弹性应对能力不足。在分析上海市气候变化事实及其对能源领域的影响，梳理相关适应措施情况和存在问题等基础上，提出了上海市开展能源领域适应气候变化工作的相关建议。

能源；电力；天然气；适应气候变化

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的《气候变化第五次评估报告》指出，未来风暴潮和高温热浪会日趋频繁且愈加剧烈，对城市及其居民、基础设施等构成巨大威胁。能源是国民经济和社会健康稳定发展的重要基础，能源生产、供应和基础设施等各个环节都受到气候变化的潜在影响，面临较为严峻的气候变化挑战。

近年来，英国强调能源基础设施建设要平衡能源需求和增强气候韧性的双重要求，美国能源部重点开展气候变化对美国能源基础设施的影响评估。2013年，国家发改委等部门联合发布了《国家适应气候变化战略》，制定了各重点领域适应任务，提出上海城市基础设施极端天气气候事件防御适应试点示范工程，要重点修订上海的供电、供气等基础设施的气象灾害防护标准。本文分析了上海市气候变化事实及其对能源领域的影响，梳理了能源领域适应工作现状，并提出了上海市能源领域适应工作的建议。

1　气候变化事实及影响

1.1气候变化事实

在全球气候变暖的大背景下，上海市气候变化明显。升温趋势较为显著，1873年以来，平均每10年气温升高0.16 ℃（图1）；极端气温发生日数呈增加趋势，连续3天最高气温大于35 ℃的高温热浪事件发生频次增多；城市热岛效应明显，近10年来城区与郊区的年均温差最高达1.8 ℃。强对流天气几率增多，降水频率和强度明显增加，对比分析1951～1980年和1981～2014年两个时期，降水量≥35.5 mm/h的强降水事件呈现增加的趋势。影响上海的台风个数变化趋势不明显，但台风影响的强度呈上升趋势，尤其是台风造成的降水偏多年份增加。近海海平面变化总体呈波动上升趋势，1980年至2014年，上海近海海平面上升速率为32 mm/10年（1971～2010年间全球平均水平为20 mm/10年），2014年上海沿海海平面达到1980年以来的最高值160 mm。

图1　1873～2014年徐家汇站年平均气温距平变化

1.2气候变化对上海能源领域的影响

1.2.1电力行业

（1）电力需求与气温变化直接相关

除了经济结构转型、经济运行状况、人口导入外，气候对上海市电力负荷影响作用突显，气温对电力需求的影响最为直接。上海是夏热冬冷地区，湿度较高，空调用电量较大。受气温影响主要表现在生活中的夏季降温和冬季取暖的电力需求变化，夏季气温变化对电力消费量的影响更大，高温热浪直接导致夏季空调用电负荷剧增，如2013年8月极端高温下全社会用电量超过了160亿kWh（其中居民生活用电量为上海历年来最高值，约32亿kWh，图2）。

上海年近年来的最高负荷日与当日最高温度，如图3所示。根据相关机构模拟测算，夏季平均气温超过25 ℃时，每升高1 ℃电力负荷约增加70～80万kW，日电力消费量约增加1 740万kWh；冬季日平均气温低于15 ℃时，每下降1 ℃日电力消费量约增加260万kWh。

（2）电力调度与气象预报联系密切

目前，上海电网开始步入强馈入（西南水电）弱开机的新常态。受气温变化影响，电力负荷存在明显季节和日变化，有必要结合精细化气象预报，通过电力平衡、输电限额、调峰平衡等综合性分析，量化评估上海电网最小开机方案下电网安全稳定裕度，确保电网安全稳定运行。

图2　上海市全社会用电量结构（2013.01～2015.05）

（3）电力输配设施易受恶劣气象条件影响

恶劣气象条件对电力设施的破坏对上海的电力供给存在一定的威胁，如冰灾、雾凇、雷击、风暴易导致高压线路发生跳闸和故障，城市内涝易导致地下变电站设施淹没、电缆输电线路绝缘下降等问题，影响供电安全和可靠性。2005年7月30日强雷暴云团影响上海，全市212条供电线路遭受雷击跳闸。2008年大面积、持续性覆冰造成了输电线路大范围倒塔（覆冰厚度超过设计极限），707座变电站停运，电力设备故障4500起。

1.2.2燃气行业（天然气）

（1）天然气需求与气温变化有一定关系

上海市天然气需求主要包括：城市燃气（含居民、工商、分布式供能燃气空调）、工业、燃气发电（含公用电厂、热电联供）、天然气汽车等。2013年，城市燃气、工业用气、燃气发电的占比分别为44.7%、27.2%、26.1%。其中：①影响居民生活用气的因素较多，如居民的生活水平和生活习惯，社会快捷化程度、气候条件、周边生活设施配套情况（如居住小区的热水供应）等，民用气呈现出明显的四季差别，高峰月出现于冬季；②近年来随着产业结构调整的逐步推进，上海市三产比重逐渐加大，宾馆饭店等饮食服务行业迅速发展，在城市燃气中所占比例逐渐增加，其用气负荷特点及影响因素与居民类似，季节差别没有居民用气明显；③直燃机的用气负荷变化主要受气温影响，如写字楼、机关、宾馆饭店、商场、娱乐、医院等直燃机用户一年中用气高峰集中出现在采暖季和制冷季。

图3　2003～2014上海年最高负荷日与当日最高温度

根据2014年上海燃气行业上海燃气集团天然气输配日报，1、2、12月冬季用气负荷较大，其次是5、6、7、8夏季用气负荷，春秋季用气负荷相对较低。图4为天然气上游供气与燃气电厂用气量全年走势。

图4　天然气上游供气与燃气电厂用量全年走势（2014年上海燃气行业统计资料汇编）[1]

（2）天然气输配设施受气象条件的影响

上海处于陆上天然气管线输送的末端，气源经过地震带、暴雨冲垮管线而可能造成断供。洋山港海上气源可能受海上极端气候影响造成断供，目前洋山LNG站储存能力为7～14 d，能够抵御连续两个台风，但无法预计其他极端天气影响，洋山港气源海底管线目前没有建成复线，海底天然气输送存在一定的风险。东海平湖油气田海底管线因海底冲刷，浮力和上举力大于管道重量，曾出现上浮故障。

1.2.3可再生能源

极端气候影响新能源开发项目的安全运行（见表1、表2），主要是在台风正面袭击下，风速过高吹倒风电场风机或风机停发（设备保护），组件支架易受到盐雾腐蚀，海平面上升和海浪变化将影响到海上风电的防潮标高等。

表1　气候变化对上海市能源领域的影响分析

表2　上海市气候变化与极端事件对能源领域的风险评估矩阵1）

2　能源领域已开展的适应措施和存在的问题

2.1已开展的适应措施

（1）加快能源基础设施改造和建设

全市已形成500 kV电网双环主网和南外半环、220 kV电网分区运行以及“四分八直”市外来电通道的总体格局，供电可靠性明显增强；并形成洋山港进口LNG、西气、西气二线、川气、东海气组成的“5+1”多气源供应格局，洋山港LNG接收站已建3×16.5万m³的储罐，约40亿m³天然气的储量，储存能力7～14 d，5号沟LNG应急储备站储备能力为14 d。

市电力公司联手市气象局开展常态化气象服务合作，气象局定时向电力调度控制中心报送日、周、月、年气象预测，及时通报上海地区天气状况，电力公司以各区调度的负荷预测数据作为参考，综合考虑历史负荷情况和第二天的天气变化等因素，绘制负荷曲线，拟定次日用电负荷计划，据此采取电力电量平衡、发购电计划安排、协调电力检修等一系列应对措施，保证充足电力供应、保障电网安全稳定运行。

（3）建立电力和燃气应急保障体系

市电力公司针对极端高温和用电负荷过高的情况，进行电网应急演练，联合电力、消防、机场、铁路等相关部门应对突发公共事件应急联合演练，在电力应急物资保障组织体系、供应保障框架、信息平台建设等方面加强了电力应急物资物流保障。同时，上海市已建立燃气用户侧管理应急预案，在气量不足的情况下，通过优先关闭燃机电厂、工业大用户用气设备，来保障城市居民燃气用气，有关部门组织了管道燃气应急演练，提升了应急处理能力。

（4）天然气交易中心投入试运行

2010年底，天然气交易中心依托上海石油交易所在线交易平台，拟实现液化天然气和液化石油气现货竞买交易业务顺利上市试运营。2015年，随着我国首单管道天然气（中石油西气东输1 400万m³）顺利交易，上海石油天然气交易中心宣告投入试运行。由于天然气用户和用量不可预测，余气可以通过天然气交易中心出售。

2.2存在的问题

③参见王奇生《党员、党权与党争:1924～1949年中国国民党的组织形态》，上海书店出版社2003年版，第107～108页。

能源基础设施建设、运行的技术标准尚未充分考虑气候变化的影响，供电、供气等城市生命线系统应对极端天气气候事件的弹性应对能力不足。对本市未来气候变化趋势的预判、极端气候事件预报准确率和精细程度亟待提高；对能源领域抵御气候变化风险的能力、风险脆弱区和影响程度，还需进行深入全面的研究。

3　开展能源领域适应气候变化工作的相关建议

3.1提高供电、供气保障能力

（1）开展新增外来电通道规划研究。抵御和适应市外极端气候变化对外来电的供应安全，为未来电力调度的快速响应提供通道资源。

（2）完善电力和天然气输送系统的布局优化。减少极端气候事件发生对输配网络薄弱区域的用能影响，加强电力、天然气管网末端不利点的能源供应监控和应急管理。

（3）增加气源供应，形成洋山港进口LNG、西气、西气二线、川气、东海气（平湖、宁波气田）、俄罗斯气等组成的“6+1”多气源供应格局。实施东海西湖凹陷天然气联络线建设，积极争取后续宁波海上气田气源入沪；到2019年左右，推动中俄天然气管道建设和末站设置，由中俄输气管道引入俄罗斯气。

（4）加大液化天然气（LNG）的储备调峰和输送能力。到2020年末，完成洋山港LNG接收站罐容扩建工程（储存能力约提高一倍），完成5号沟LNG二期储罐扩建工程。建设东海大桥至临港新城的海底输气复线，提高天然气送入上海城市天然气高压主干网系统的供应保障能力。

3.2优化城市供电、供气基础设施气象灾害防护标准

根据上海气温、降水、冰雪、海平面等气候条件变化修订供电、供气基础设施设计、建设、运行调度的技术标准。

（1）供电设施方面，对电气设备盐侵蚀防腐标准开展进一步研究；对于特高压输电线路集中分布的重要输电通道和关键性的骨干线路，考虑气温、风力与冰雪灾害的变化调整输电线路、设施建造标准和电杆间距，一般线路通过增加应急措施来提高抗灾水平。

（2）供气设施方面，考虑海水温度、盐度的变化修订液化天然气（LNG）气化设施的技术标准，考虑海床稳定性修订液化天然气（LNG）海底管线抗海底冲刷、抗震等级等相关规范，提高天然气管线的防雷、防腐（抗地铁杂散电流）、抗震等相关标准。

3.3完善气象灾害能源应急保障机制

（1）提高能源供应和抗灾应急能力。发展储能技术和智能电网等，提高电力供应和抗灾能力。当电力需求无法得到满足的某些状态下，如电力供应不足导致无法达到电力供需平衡等，调用一些错峰等需求侧管理措施，或是实施峰谷电价的手段来对电力负荷进行适当的调节，以满足电力的供需平衡。

（2）建立长三角地区能源保障联动机制，加强与相邻省市的煤、油、气、电的能源保障衔接。

[1]2014年上海燃气行业统计资料汇编

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