一、對電力需求和供應(yīng)的影響

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　　1、電力需求

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　　在新冠疫情爆發(fā)后，世界各國政府采取了各種行動來遏制該病毒的傳播，包括封城、社會隔離、工廠關(guān)閉和旅行禁令。這些措施極大地改變了人們的工作和生活方式，從而導(dǎo)致電力需求的顯著變化。

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　　首先是用電量的變化。2018~2020三年中1~5月的每日用電量數(shù)據(jù)。與2018、2019年相比，意大利，美國和巴西的電力需求顯著下降。在意大利，封城政策于2020年3月8日在該國北部地區(qū)實(shí)施，并于2020年3月10日擴(kuò)展至全國。

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　　在實(shí)行城市封鎖政策的國家中，電力需求的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。由于停工停產(chǎn)，工業(yè)部門消耗的電力減少。在中國，建筑和制造業(yè)的用電需求下降了12％。在美國，預(yù)計(jì)2020年工商業(yè)部門的電力需求將下降20％。相反，由于限制外出政策，大多數(shù)經(jīng)濟(jì)體的住宅負(fù)荷增加，例如，某些歐洲國家的住宅負(fù)荷增加了近40％。

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　　隨著負(fù)荷構(gòu)成的改變，負(fù)荷曲線形態(tài)也發(fā)生了變化。從2020年的封鎖政策開始，工作日的早高峰有所推遲，且峰值減小。相反，傍晚的峰值占據(jù)了主導(dǎo)地位。負(fù)荷曲線的這種變化可能是由關(guān)閉商業(yè)和工業(yè)負(fù)荷引起的。在其它地區(qū)也觀察到類似的變化。在英國，封城政策實(shí)施后，工作日的負(fù)荷開始變得與周末相似。據(jù)報(bào)道，早高峰負(fù)荷的爬升速度比平時(shí)慢兩倍。在美國加州實(shí)施限制外出政策后，該地區(qū)扣除太陽能發(fā)電后的凈負(fù)荷曲線呈現(xiàn)出更加明顯的“鴨子曲線（duck curve）”特征，原因是用電需求的減少與太陽能發(fā)電占比的增加。

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　　2、電力供給

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　　供給方面，在總發(fā)電量下降的情況下，可再生能源發(fā)電占比反而有所增加。根據(jù)國際能源署（IEA）的統(tǒng)計(jì)，2020年一季度全球發(fā)電量同比下降2.6％，而可再生能源發(fā)電量增長了3％，所占份額從26％上升至28％。負(fù)荷需求下降后，主要通過壓減化石燃料發(fā)電以實(shí)現(xiàn)電力平衡，到2020年一季度，煤炭和天然氣發(fā)電量分別減少了8％和3％。在英國，天然氣和燃煤發(fā)電占比在2020年一季度降至29.1％，而去年同期水平為36.1％。在美國，預(yù)計(jì)到2020年燃煤發(fā)電將下降25％左右，而可再生能源發(fā)電的份額或?qū)⒃黾?。IEA的報(bào)告還顯示，在大部分國家，燃?xì)獍l(fā)電受到了壓減，其受影響程度僅次于燃煤發(fā)電。同時(shí)，隨著天然氣發(fā)電的減少，水電提供的靈活性對于電力系統(tǒng)變得更加重要。作為清潔靈活的電力來源，水力發(fā)電在大多數(shù)國家沒有受到影響。新冠疫情期間，清潔能源占比較高的一些國家，例如秘魯，水電和可再生能源已幾乎取代了火電。盡管可再生能源發(fā)電占比增加了，但在某些地區(qū)風(fēng)電和光伏發(fā)電的實(shí)際消納量是減少的。例如，在美國加州CAISO，2020年一季度棄風(fēng)棄光電量逐月增加，這主要是由電力需求減少導(dǎo)致的。

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　　原標(biāo)題：清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)智庫研究中心|新冠疫情對電力行業(yè)影響綜述

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　　二、對電力系統(tǒng)運(yùn)營控制的影響

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　　一般而言，負(fù)荷水平的下降會增加電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全裕度，使得電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行更加容易。然而，負(fù)荷曲線以及負(fù)荷空間分布的變化仍然給電力系統(tǒng)帶來一些挑戰(zhàn)。

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　　1、電力平衡

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　　第一個(gè)挑戰(zhàn)是電力平衡。在封城和居家辦公的政策影響下，晝夜特征明顯的居民負(fù)荷增加導(dǎo)致負(fù)荷峰谷差異更大。分布式光伏的增加更加劇了這種情況，并使凈負(fù)荷（net load）曲線演變?yōu)楦共枯^低和頸部較長的“鴨子曲線(duck curve)” 。為此，必須在晚間關(guān)閉火電機(jī)組以平衡低谷負(fù)荷，并且必須預(yù)留更多的天然氣機(jī)組以提供爬坡的靈活性。這凸顯了智能電網(wǎng)新興靈活性資源的重要性，例如儲能和需求響應(yīng)。

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　　需求側(cè)和發(fā)電側(cè)不確定性的增加也對電力平衡帶來了困難。電力系統(tǒng)的平衡是通過多種時(shí)間尺度的計(jì)劃和調(diào)度實(shí)現(xiàn)的，包括年度/月度計(jì)劃，周計(jì)劃，日前計(jì)劃，日內(nèi)滾動調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度等。這些過程十分依賴于準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測，尤其是在一些燃煤發(fā)電占比較高的電力系統(tǒng)，需要提前更多的時(shí)間安排火電機(jī)組啟停方案。新冠疫情的突然爆發(fā)和快速變化的防疫政策使負(fù)荷需求變得更加不確定，從而給負(fù)荷預(yù)測帶來了更多困難。另外，預(yù)測的基本原理是向歷史規(guī)律學(xué)習(xí)。然而，新冠疫情對經(jīng)濟(jì)和社會的影響是歷史罕見的，這使得基于學(xué)習(xí)的預(yù)測方法缺少有效的歷史數(shù)據(jù)從而難以精準(zhǔn)預(yù)報(bào)疫情期間的負(fù)荷變化。為此，必須在負(fù)荷預(yù)測中充分評估并詳細(xì)考慮各政策（防疫策略和復(fù)工復(fù)產(chǎn)政策）的影響，以跟蹤疫情期間電力負(fù)荷模式的動態(tài)變化。

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　　此外，間歇性可再生資源在發(fā)電組合中所占比例的增加也加劇了不確定性。因此，在發(fā)電調(diào)度中需要更大的靈活性裕量，以對沖負(fù)荷需求、風(fēng)電和太陽能發(fā)電的波動。

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　　2、電壓控制

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　　電力需求模式的轉(zhuǎn)變也給一些局部地區(qū)的電壓調(diào)節(jié)帶來了挑戰(zhàn)。在分布式發(fā)電較少的情況下，配電網(wǎng)中的電壓隨著饋線的延伸而降低。隨著分布式發(fā)電（例如屋頂光伏）的不斷增加，由這些分布式發(fā)電注入的反向功率流可能導(dǎo)致饋電線電壓升高，在新冠疫情期間，電力需求下降，而分布式發(fā)電卻不受影響。發(fā)電過剩加劇了配電系統(tǒng)中的電壓上升問題。例如，疫情期間，南美的公用事業(yè)公司觀察到由負(fù)荷減少引起的電壓上升的現(xiàn)象。中國、印度和北美的電力調(diào)度機(jī)構(gòu)也關(guān)注到類似問題。

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　　為了減輕電網(wǎng)中的過電壓，多個(gè)國家/地區(qū)的調(diào)度機(jī)構(gòu)采取了預(yù)防控制措施。例如，印度的區(qū)域負(fù)荷調(diào)度中心（RLDC）通過以下方式管理電壓：1）投入電抗器，同時(shí)從配網(wǎng)中切除電容器組；2）使STATCOM和靜態(tài)VAR處于電壓控制模式；3）利用裝配了STATCOM的光伏發(fā)電吸收電網(wǎng)中的多余無功功率。通過這些措施，在疫情期間降低了印度的電壓偏差水平。文獻(xiàn)中也報(bào)道了類似的措施，包括在低負(fù)荷期間關(guān)閉自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）和電容器，并開斷一些高壓傳輸線。除了使用VAR設(shè)備，也包括主動控制分布式的同步發(fā)電機(jī)和光伏系統(tǒng)的逆變器以維持電壓在額定范圍。

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　　3、運(yùn)維和管理

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　　新冠疫情還給電力系統(tǒng)帶來運(yùn)維和管理上的困難。發(fā)輸電設(shè)備的定期維護(hù)通常提前幾年計(jì)劃，但是在新冠疫情期間，受封城、交通限制、供應(yīng)鏈中斷的影響，檢修和維護(hù)工作被部分推遲甚至取消。在比利時(shí)，用于檢修的輸電網(wǎng)重構(gòu)被控制在最小風(fēng)險(xiǎn)級別。在新西蘭和澳大利亞，計(jì)劃的檢修工作被推遲，只有那些對系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要的斷電檢修才按計(jì)劃進(jìn)行。在美國部分州，發(fā)電廠的檢修工作也被推遲，以降低員工的感染風(fēng)險(xiǎn)。對于必須每18-24個(gè)月更換燃料的核電站，仍然在嚴(yán)格的管理下進(jìn)行有計(jì)劃的檢修和燃料棒更換。

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　　在系統(tǒng)運(yùn)行和人員管理方面，考慮到調(diào)度員和其他管理人員對電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行的重要性，他們的健康和安全受到嚴(yán)格保護(hù)。在許多受到新冠疫情影響的國家，例如中國、美國、印度，電力系統(tǒng)調(diào)度中心采取了最為嚴(yán)格的防疫措施。在中國，調(diào)度員和管理人員被隔離在工作單位，備用團(tuán)隊(duì)隨時(shí)準(zhǔn)備待命。同時(shí)，調(diào)度中心、超高壓變電站和高壓直流換流站的調(diào)度和運(yùn)行人員實(shí)施14天的輪換制度。在文獻(xiàn)中，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）總結(jié)了電力公司在疫情期間的運(yùn)營策略。為了最大程度地減少病毒的影響并保持控制中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，公用事業(yè)公司采取了一些策略，例如：使用備用控制中心、執(zhí)行輪換工作方案、隔離調(diào)度員以及執(zhí)行更嚴(yán)格的清潔和消毒措施。在部分州，某些100kV以下配電網(wǎng)的控制系統(tǒng)（如DMS, OMS, SCADA）可以遠(yuǎn)程訪問，這使得員工可以在家工作。正如云會議和在線工作在疫情期間被廣泛接受一樣，新冠疫情的爆發(fā)也使得電力系統(tǒng)管理和運(yùn)維中的新技術(shù)受到更多關(guān)注，例如AI輔助調(diào)度系統(tǒng)、無人值守變電站、高彈性電網(wǎng)等。

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　　三、對市場、投資、監(jiān)管的影響

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　　1 、電價(jià)

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　　由于電力需求減少以及天然氣和石油價(jià)格暴跌，自2020年3月以來，大多數(shù)電力市場的整體價(jià)格水平急劇下降。其中歐洲電力市場價(jià)格下跌最為嚴(yán)重，月平均價(jià)格跌至過去六年的最低水平。與今年3月相比，N2EX英國市場價(jià)格下降了22.3％，EPEX SPOT法國市場價(jià)格下降了43.6％。而與去年同期相比，下降幅度更大，其中Nord Pool北歐市場價(jià)格降幅高達(dá)87.2％。

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　　在美國，電價(jià)也隨著疫情的發(fā)展而顯著下降。

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　　此外，在疫情期間負(fù)電價(jià)頻繁出現(xiàn)。自2020年3月以來，許多歐洲國家出現(xiàn)了前所未有的小時(shí)級的負(fù)價(jià)格現(xiàn)象，特別是在白天午間時(shí)段。例如，僅在2020年一季度，德國就經(jīng)歷了128小時(shí)的負(fù)電價(jià)。在4月13日， EPEX SPOT比利時(shí)市場的最低價(jià)格甚至達(dá)到-115.31歐元/兆瓦時(shí)。這主要是負(fù)荷大幅下降、接近零邊際成本的可再生能源發(fā)電增加引起的。

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　　2、財(cái)務(wù)狀況

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　　在發(fā)電方面，燃煤發(fā)電廠受新冠疫情的影響最大。據(jù)國際能源署（IEA）估計(jì)，大多數(shù)國家的燃煤發(fā)電廠的發(fā)電量已大幅下降，與2019年一季度相比，2020年一季度燃煤發(fā)電量下降了8％。在英國，由于經(jīng)營虧損，3.5GW的燃煤裝機(jī)容量提前退役。

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　　在需求方面，盡管大多數(shù)用戶的財(cái)務(wù)狀況受到新冠疫情的影響，但世界各地的政府都在努力保障用戶的電能使用。文獻(xiàn)匯總了主要國家為緩解用戶的電費(fèi)壓力而采取的措施。幾乎所有公用事業(yè)都自愿或強(qiáng)制提供了賬單延緩支付等服務(wù)。

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　　但是，公用事業(yè)企業(yè)因此正經(jīng)歷著相當(dāng)艱難的時(shí)期。一方面，由于需求減少和價(jià)格下降，企業(yè)的經(jīng)營收入縮水。另一方面，在這種特殊情況下維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的成本增加了。例如，印度的發(fā)電公司估計(jì)遭受了250至3,000億盧比的凈收入損失。美國的公用事業(yè)股票價(jià)格從3月2日到4月8日下跌了10.9％。

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　　3、投資規(guī)劃

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　　從短期來看，新冠疫情確實(shí)阻礙了許多投資項(xiàng)目的按時(shí)完成。由于當(dāng)?shù)氐姆怄i政策和供應(yīng)鏈中斷，大多數(shù)在建項(xiàng)目被迫中止。許多計(jì)劃中的項(xiàng)目也被推遲或取消。例如，僅在印度，就有3GW的可再生能源項(xiàng)目面臨延期。美國能源信息署（EIA）估計(jì)，美國約4.9 GW的容量擴(kuò)展計(jì)劃將延期。此外，公司可能無法獲得可再生能源和碳捕集項(xiàng)目的稅收減免。

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　　從長遠(yuǎn)來看，新冠疫情不會對電力部門的投資和能源清潔化發(fā)展產(chǎn)生太大影響。

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　　四、外部性評估

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　　作為排放大戶，疫情期間發(fā)電結(jié)構(gòu)的改變也對環(huán)境帶來了外部影響?；剂习l(fā)電每年產(chǎn)生大量的溫室氣體。根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署的數(shù)據(jù)，2018年電力部門排放的溫室氣體百分比為27％。此外，燃煤發(fā)電還會排放一些空氣污染物，例如氮氧化物，PM2.5和PM10。而隨著人類生產(chǎn)活動強(qiáng)度的下降，全球二氧化碳排放量已大幅減少。一項(xiàng)研究表明，到2020年一季度，全球電力部門的CO2排放量減少131.6 Mt 。IEA估計(jì)，各國的減排量與新冠疫情的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)，其中美國（-9％），中國（-8％）和歐盟（-8％）影響顯著。相較于2019年，預(yù)計(jì)2020年全年減排量為2.6 Gt（-8％），是2009年以前的0.4Gt紀(jì)錄的六倍以上。

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　　此外，據(jù)報(bào)道，全球主要的空氣污染物，例如NOx和PM2.5的排放量也在減少。在中國，2月的平均PM2.5濃度與2019年2月，2018年和2017年2月的月平均水平相比下降了20％-30％。在英國，3月份的NO2和PM2.5平均濃度比以前降低了25％，在倫敦，卡迪夫和伯明翰等城市，降幅超過50％。

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　　但是，新冠疫情期間的碳排放減少更多是短期現(xiàn)象。需要指出的是，2008年金融危機(jī)結(jié)束后不久的2010年，全球CO2排放量反彈1.7Gt。在新冠疫情期間，社會和政府的關(guān)注點(diǎn)主要在公眾健康和經(jīng)濟(jì)恢復(fù)上，為此采取了諸多未充分考慮氣候和環(huán)境影響的緊急行動和救濟(jì)措施。而在疫情后的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)階段，事先制定的環(huán)境和氣候政策也將讓步于經(jīng)濟(jì)刺激方案。可見，通過減少人類活動來減輕氣候變化是不可持續(xù)且不切實(shí)際的，更有效的方法是實(shí)現(xiàn)能源的清潔化轉(zhuǎn)型。