2020年10月，国际能源署（IEA）发布《转型中的电力系统——电力安全面临的挑战和机遇》(Power Systems in Transition: Challenges and opportunities ahead for electricity security)旗舰报告，报告分为5章，共68页。报告调查了电力部门正在进行的多种转型方案，这些转型方案将导致未来出现一个新的电力系统，并首次讨论了电力安全的三个关键方向。报告分析指出，电力供应对于我们社会的繁荣至关重要，而电力安全比以往任何时候都重要。

《转型中的电力系统——电力安全面临的挑战和机遇》旗舰报告

电力是所有现代经济的有机组成部分，从医疗保健、银行服务再到交通运输等，都离不开电力，因此，安全的供电至关重要。电力行业面临着一些根本性的变化：脱碳化（Decarbonisation），更多采用可变可再生能源（VRE，Variable Renewables）；数字化（Digitalisation），更多的网络攻击；气候变化导致的更多极端天气事件等。作为应对之策，政府、行业和一些利益相关者，需要通过更新的政策、法规和市场设计，来改善电力系统框架，以确保电力安全。

本报告调查了电力行业正在进行的多种转型方案，这些转型在未来将导致出现一个全新的系统。本报告首次讨论了影响电力安全的三个关键因素：具有更多可再生能源的能源转型、更大的网络空间风险以及气候影响。此外，还探讨了新技术和需求侧响应以及其他行业电气化等所能带来的作用。

执行摘要

安全的电力供应对社会繁荣至关重要。但难想象没有安全的电力供应的现代社会会是怎样一种情景。特别是对于7x24小时运作的社会以及日益数字化的现代经济而言，电力更是必不可少的东西。新冠疫情大流行引发的全球经济困境，使人们更加重视安全的电力在日常生活方方面面的重要性，例如需要保持医疗设备的稳定工作，远程办公和视频会议需要稳定的IT系统。长时间停电在当今所造成的影响和损失，远远超出了电力系统或停电造成的电费运营损失。

虽然电力仅占当今一次能源使用量的五分之一，但其份额在不断提高。从2000年的占15%增长到如今的20%，用电需求越来越多。各国如果按照IEA《世界能源展望》中规定的政策设想方案中“保持现有情景”（STEPS， Stated Policies Scenario），到2040年这一电力占全部能源的比例也将增长到24%。各种方案中，更有效电气化可以使电力成为脱碳的主力。如果各国按照《巴黎协定》的转型方案，采用更具成本效益的组合，也即采用IEA的“可持续发展情景”（SDS，Sustainable Development Scenario），2040年电力将达到终端能源消耗的31%。如今，电力占终端能源消耗的比例尚不及石油的一半，如果安装“可持续发展情景”一直发展，到2040年电力占比将超过石油。

左为按国家情景的发展情况，电力到2040年占比24%；

右为按“可持续发展情景”，2040年电力将达到最终能源消耗的31%，超过石油。

展望未来，电力有望在供热、制冷和运输以及许多数字集成领域（如通信、金融和医疗保健）领域发挥更大的作用。对稳健的电力安全措施的需求，将成为现代经济正常运转的先决条件。所有这些使电力安全比以往任何时候都更重要。

电力行业的格局也正在发生巨大变化。从使用集中化、垂直集成的系统（使用相对较少的大型可调度火力发电厂）转变为一个多元混合的系统，包括各种规模不等的电力生产商，使用更多的可再生资源等。同时，数字技术的作用也正在成倍增加。新的数字技术为经济提供了新的机遇，并帮助管理这些更复杂的系统，但同时给电力系统带来了网络威胁。在政府和工业界采取措施缓解气候变化的同时，电力系统的基础设施应适应气候变化的影响，系统稳健性和弹性又必须成为优先事项。

这些趋势要求采用更广泛的方法保证电力安全：将技术、经济和政治层面采取的行动结合在一起的，形成统一目标，目的是多种情况下最大程度地提高短期和长期安全性，这三个情景分别为：能源转型、网络威胁和气候影响。

1. 能源转型情景下的电力安全

清洁能源转型将给全球电力系统带来重大的结构性变化。过去的十年间，可再生能源发电激增，太阳能光伏和风能成为最便宜的电力能源之一，将为实现气候变化目标做出贡献，这一趋势还将持续甚至加速。在IEA可持续发展方案中，到2040年，可再生能源在总发电量中的年均份额将达到45%。

可再生能源的快速增长趋势，将有助于减轻传统燃料安全性的顾虑，但它相应地，也要求电力系统的灵活性快速提高。另一方面，提供当今绝大多数灵活性的常规发电厂比如煤电厂和核电厂呈现停滞不前、不断下降的趋势。在需求侧，电气化将增加对电力的需求，而技术发展以及数字化，将使消费者作为分散式系统的一部分而发挥更积极的作用。

面对上述变化，光有确保电力安全的传统框架还远远不够。政策制定者和系统规划者将面临更新政策、法规和市场设计的挑战，唯有这样，才能确保电力系统在清洁能源转型期间保持安全。

许多国家的经验表明，可再生能源完全可以可靠地集成到电力系统中。全球许多地区的国家和地区，已经采用了不同的方法并利用其灵活性资源成功完成了该项任务。他们向世人展示了大量的工具和经验，可作为工具包整合到决策者的方案中。

充分利用现有的灵活性资产并确保在需要时保留这些资产应成为政策重点。这需要市场和监管改革，为所有形式的灵活性提供更好的回报，并仔细评估可调度电力退役计划的影响。

展望未来，需要在扩大太阳能和风能的同时开发新的额外灵活性资源，尤其是在面临强劲电力需求增长的新兴和发展中国家。面对更大的供需变化，要保持可靠性，将需要对网络和灵活性电力资源（包括需求侧、分布式和储能资源等）进行更多、更及时的投资，以确保电力系统始终具有足够的灵活性和多样性。

值得一提的是，当前的投资趋势似乎不支持此类要求，因此需要尽快而不是稍后进行相应的升级。电网是一个特别令人担忧的问题，因为自2015年以来投资减少了16.3%。电网往往需要长期规划，且建造周期长，还需要面临社会认可等问题。

新建电力资产可提供所需的充足性和灵活性，也需要对市场设计进行更新。对可再生能源越依赖，越需要增加为系统提供灵活性和充分性的技术需求。这些技术包括储能、互连、多区域天然气发电厂以及通过数字化实现的需求侧响应。还有必要更新规划方法，包括更先进的概率分析，使的各种新技术都可对此起作用。

2. 增强网络空间的弹性

数字化可为电力系统和清洁能源转型带来许多好处。同时，不断增多的互联的能源和设备也正在扩大潜在的网络攻击可能性，同时，整个系统中更多的连接性和自动化，也增加了网络安全风险。

网络攻击对电力系统的威胁是巨大的，且在不断增加。这些网络安全威胁参与者在进行攻击时也会变得越来越老练。成功的网络攻击可能会导致设备和过程失去控制，进而造成物理损坏和广泛的服务中断。

尽管不可能完全预防网络攻击，但电力系统可以变得更具网络弹性：逐渐承受、适应攻击，并迅速从中恢复，同时保持关键基础设施运营的连续性。决策者、监管者、公用事业和设备提供商必须发挥关键作用，以确保整个电力价值链的网络弹性。

全世界的政府应该通过一系列政策和监管方法来增强网络的弹性。

3. 增强气候适应力

电力系统正面临着来自气候变化的越来越大的压力。全球温度上升，更极端的降水，海平面上升和更多极端天气事件已经对电力安全构成了重大挑战，增加了由天气导致的系统破坏的可能性。

尽管人们普遍认识到这些趋势和相关风险，但迄今为止，只有17个“IEA成员”国家和地区将针对电力系统的气候弹性的具体行动纳入了其国家适应战略中。其中又只有六个国家考虑到要覆盖整个电力价值链。

增强电力系统对气候变化的适应力会带来多种好处。更具弹性的电力系统可以减少气候影响造成的破坏和损失，带来的收益大于成本。

有效的政策措施在建立气候适应力方面也将发挥重要作用。 在电力安全政策中也应优先考虑气候适应力。

行动框架

上述三种影响安全的情景，需要不同的安全响应。报告提供了以下几个总体原则：1）制度化：建立明确的责任、激励方法和规则；2）识别风险：进行定期的全系统风险分析；3）管理和减轻风险：改善整个电力供应链的准备过程；4）监控进度：跟踪、记录和分享经验；5）应对和恢复：应对中断或攻击，并汲取经验教训。

通过合作实现安全的能源转型

要成功进行清洁能源转型，电力安全将比以往任何时候都重要。除了确定世界范围内已经在进行的最佳实践和创新之外，政府和其他利益相关者需要提出最新对策以确保安全，在现有框架上开发新方法，使电力系统提供更多变革可能性。政策制定者、监管者和运营商可以借鉴其他国家和地区的经验，通过更多合作，实现安全的能源转型。CWEA

以下为报告部分图表：

全球非正常停电的影响越来越大，原因五花八门

电力系统趋势及其对电力安全各个方面的潜在影响

可变可再生能源占各国全部电力比重的变化。从大多数占5%以下，发展到2024年有一半提升到10-20%。大于30%份额的国家数量，也上升了好几倍。

2种情景下，中国各发电类型分布比例，从2000到2040年预测情况

电力系统的气候弹性概念框架