本文来自微信公众号：果壳（ID：Guokr42），作者：小圆，题图来自：视觉中国
去年入冬以来，南方多省貌似出现了“电荒”。湖南、浙江等地，陆续发布了“有序用电”通知。有的地方对企业进行分类限电措施，有的地方对空调温度、时段负荷提出了非常严格的要求。看起来，“拉闸限电”这个貌似消失多年的词汇，又重新出现了。在人们的记忆中，上次因为“停电”上热搜还要追溯到2008年南方冰雪灾害的时候。
有人不禁会问，随着经济的发展和电力设施的完善，已经快十年没有经历过夏天突然停电这种事了，可为什么在2020年，而且还是冬天，又会出现“拉闸限电”的现象呢？如果不限电，会产生哪些后果？这一切，都要从电这一事物的特殊性说起。
电，一种特殊的“商品”
首先要明白，开始的开始，都是因为电这种商品的特殊性决定的。人们会在食物丰收的时候，建立仓库，将多余的食物储存到冬春备用。然而，大规模存储电能，至今还没有成熟稳定的技术解决方案。如果发电量大于社会的需求而不能及时储存，发不出的电能就会转化为发电机中转子的动能，发电机就转得更快了。
这样不仅容易导致发电机发生事故，还容易使得电网中交流电频率变高，直接导致用电企业生产线上的机器设备出现异常。因此，这就决定了电能几乎需要即发即用。这种背景下，一个问题就出现了。
发电机转速过快会导致事故 | pixabay
这个问题就是，能源企业发电量的调整，总是要滞后于用电量的变化。例如，人们心血来潮开灯关灯，打开电热水壶烧水等，都是充满随机性的动作。而人们在用电的时候，也是不可能通知电厂的。因此，如何准确预测未来一段时间的用电量，并以此来决定发电量，就是有关部门的重点问题。
夜晚万家灯火，有很多随机用电的动作 | pixabay
实际上，虽然社会上人们生产和生活所用的电量经常出现波动，还是有一部分规律在里面。例如，一年之中，夏天开空调，冬天要取暖，工厂过年放假，年底要赶产量等，都是可以提前预知的。如果没有重大突发情况，在年初，就可以通过往年数据、未来经济计划等因素，较为准确地预测一年中用电量总体的变化趋势。
某日某地典型的电网日负荷曲线|参考文献[1]
在微观领域，即使在一天之内，个人用电量的变化也很大。比如上班要开灯照明、打开电脑设备处理工作、开空调，下班以后回家要烧水做饭洗澡等。总体说来，一天的用电在夜里处于较低水平，从上班时间开始升高，之后保持高水平，中午由于部分人午休或许会有稍许回落，一直到晚上十点以后才会逐渐降低。
这样，一天之内用电的趋势，也能大体被预测出来。至于有些临时起意的用电需求，被叫做随机负荷，它们虽然无法提前预测，但这些需求跟总体趋势相比，就显得较小。因此，只要做好负荷预测，提前规划发电量，就能将发电量和用电量的差别控制在较低水平。
停电了，是发不出，还是送不过来？
让我们想象一下，当市场需求已经预测出来，那么接下来要做的就是安排工厂生产了。用哪个工厂生产、各厂产能怎么分配，需要用科学方法统筹规划。同样的道理，在某些时刻，用哪些发电机组发电、各机组发电量的多少，都是需要计算而定的。
俗话说有备无患，参与发电的机组，并不都是满负荷发电的。有些机组甚至不往外发电，等着用电高峰期再启动发电，这些机组就作为备份使用。
就像车要有备胎，发电机组也有备份 | pixabay
如果市场上对货物需求量大，工厂就需要提高产量。同样，在预测到接下来耗电量会增加的时候，电网就会给电厂指示，要求电厂提高发电量。再进一步，可能还会启用备用发电机组，甚至启用某些削峰填谷的装置，如抽水蓄能电站。这样，可以保证发电量在一个区间内灵活调整变化。
产品已经生产，就需要考虑用“快递”送到客户手中。经常在路上看到的输电塔、电线杆子起到的就是将电传送到用户手中的作用，它就像是连接城市之间的高速公路。如同高速公路车过多就会堵车一样，如果一条线路需要送的电量过多，不及时切断一些负荷的话，就可能导致整条线路停摆。
此外，由于结构复杂、地域跨度大，电力系统本身是一个非常脆弱的结构。电能在传输中，会遭遇各种意外，从自然灾害到交通事故、设备老化等等，都可能导致某地区遭遇断电。
综上，在发电、输电这两个环节，任意一个环节出现问题，都会影响用户的用电情况：要么就是发出的电跟不上用电情况，要么就是发出的电送不到用户手中。如果短时间内，电力系统不能解决遇到的情况，停电就不可避免。那么，该给谁停电，就是接下来要面对的问题。
凭什么不给人家断电？对不起，人家真的不能断
事情有轻重缓急之分，不同用户对于电的需求程度，也是分等级的。普通人家里断电一两个小时，顶多造成一些生活上的不便，但如果工厂正在生产，医院正在手术，突然停电了，就可能造成生命危险。虽然这些地方有备用电源，但仅仅是应急之用。因此，依据对用户的影响大小，国标将电的用户分为三类：
第一类，是对供电可靠性要求极高的客户，一旦中断供电将造成人员伤亡、重大政治经济损失等，例如医院的ICU等。第二类是对供电可靠性要求较高的客户，一旦停电会有重大经济损失，影响某些单位正常工作，例如医院门诊、大部分工厂等。剩下的用户都是三级负荷，例如大部分的居民用电。这三级负荷的重要性由高到低依次排列，一般情况下也是确保供电的优先级顺序。
因此，当有受灾、高温、极寒天气等原因负荷突然增大或者发电量突然减小，抑或是因为雨雪天气影响了输电线路，为了避免出现事故，经常需要“壮士断腕”，主动卸去一些负荷，保证那些维系着生产和健康安全的用户优先供电。
世纪初的中国，每到夏季，由于空调的使用量激增，都需要大规模拉闸限电。这种拉闸通常是有规划的，有预案的，尽量做到把对市民造成的不方便降到最低。今冬以前，在有些地方，甚至优先保证居民用电、有计划给部分工厂停电的现象也时有发生，也是根据这个原则。
偶尔小停电不可怕，硬拖着会出大问题
这时候有人要问了，遇到特殊时刻，如果电网硬拖着负荷，不甩掉，能不能“抖擞精神”，熬过这特殊时期呢？很可惜，这种事不是咬咬牙就能挺过去的。如果不立即做出措施，轻则损坏设备和线路，重则会引起大停电。
2003年的美加大停电，是历史上最大的停电事故之一 | Wikipedia
2003年8月14日，美国东部时间下午4时左右，纽约的居民正在家里吃着火锅唱着歌，突然电就停了。他们本以为是一次普通的电力检修，可谁也没想到这是北美历史上最大的一次停电事故。这次停电事故席卷了发达的美国东北部和加拿大东南部地区，包括纽约、多伦多等大城市。
这两个城市的电力直到两天后才完全恢复，部分地区的停电甚至持续了一周。这次事故造成近100人死亡，经济损失不可估量。而其直接原因之一，就是一条线路因为不堪重负而跳闸引起的连锁反应。如果及时人为干预切除一些负荷，这个灾难很有可能就不会发生。
2003美加大停电前后卫星灯光图对比 | Wikipedia
世界各国都发生过不少次停电事故，多数是由于负荷过大造成的，包括由于极端天气导致负荷增大、电站突然停机导致发电量不够、线路遭到损坏导致无法运送负荷等。究其原因，还是在发电或输电环节遇到了问题。
例如，1999年7月21日的北京，华北电网石景山热电厂因检修人员误操作造成全厂停电事故，造成出力减少了800兆瓦。此次事故甚至对首都党政机关、新闻单位的用电都产生了影响。人们印象深刻的2008年雪灾，也造成南方多省份发生停电事故，这些事故多数则是输电环节出现了问题。有些地方输电线路覆冰厚度竟然有手掌那么宽，造成了线路倒塌或者短路，使得某些输电线路瘫痪，造成了停电。
中国会长期缺电吗？不用担心
去年年底南方地区出现“限电”后，引发了公众的一些猜测，包括澳大利亚煤炭进口出现变数，从而导致发电企业燃料不足等等。不过根据官方消息，去年年底的电力紧缺来自于工厂的旺盛生产、南方异常寒冷导致的用电量增大、设备故障增加电力供应困难等原因。
因为新冠疫情后经济复苏，工厂的异常火爆是电力紧张的主因。中国海关总署发布的数据显示，2020年11月中国出口额同比增长14.9%。出口的强势复苏，代表着工业生产的快速恢复，这使得用电需求大幅度增长。与此同时，统计网站CEIC显示，中国2020年11月的发电量比去年同一时间增长了约9%。
中国近一年的月度发电量，单位吉瓦时（一百万度）| CEIC
低温也是原因之一。南方地区旺盛的供暖需求，如利用电力驱动的空调、小太阳等取暖设备，对用电量增长起到了推波助澜的作用。最后，一些主力电厂的故障检修、水电等由于时节供应量不足也是用电紧张的小部分原因。
中国南方大部分地区最近正在经历寒冷天气 | 中国天气网
事实上，这种紧张不会一直持续。
首先，中国供发电的能源是足够的。根据国家统计局，2019年，全国原煤产量约为38.5亿吨，煤炭消耗量约为36.2亿吨，其中电力行业消耗掉22.9亿吨左右。2020年1-11月，中国原煤产量34.8亿吨，煤炭进口量2.6亿吨；其中，从澳大利亚进口煤炭7000余万吨，占中国用煤总量的约1.9%。
由此可见，不用说中断从澳大利亚进口煤炭，即使只使用国内产出的煤炭，也足以供给发电和其他工业行业使用，担忧因为停止进口澳大利亚煤炭而会引起国内电力紧张，是杞人忧天。因此可以说，中国产生电能的“原料”是足够的。
燃煤火电仍然是中国发电主力军，图为肥城市石横电厂
其次，“原料”足够，工厂数量也是足够的。2019年中国电网总装机容量约为20亿千瓦，意味着最高发电量可达到约17.5万亿度，远高于2019年实际发电量7.33万亿度。当然，这是在“用尽全力”的情况下。实际上，因为检修、备份、环保、经济考虑等原因，它们的发电能力通常是“保持克制”，距离上限还有距离。
根据官方消息，湖南省电力紧张的原因，是部分机组由于检修等原因没能及时顶上。其实，湖南省用电缺口约为300万千瓦～400万千瓦，这对比总装机容量是很小的，只需要给与一点时间，恢复供电就不会有问题。浙江省的情况则不同，有序用电的指示，是出于环保的原因，而非电力供应本身不够。
电厂的烟尘有时候可能对环境造成污染 | pixabay
综上所述，这次电力紧张情况是暂时的，且已经缓解。在天气突然寒冷、工厂生产异常火爆、备份机组投入需要时间的共同作用下，电力系统“大意了”，没反应过来，导致一些用户的使用受到了限制。
国家发展改革委经济运行调节局主要负责人12月28日指出，经协调有关方面多举措及时应对，目前湖南限电基本恢复，江西12月19日起未再限电，浙江对个别地方做法也进行了纠正，全国电力供需形势趋于平稳。因此有理由相信，在更科学的电力规划、更合理的调控政策下，这次限电给人们带来的记忆会渐行渐远。
参考文献：
[1]姜建, 楼健, 吴舜裕,等. 基于负荷重组的城市配电网供电能力提升研究[J]. 浙江电力, 2020, 039(001):9-15.
[2]https://www.ceicdata.com/zh-hans/indicator/china/electricity-production
[3]国家统计局http://www.stats.gov.cn/
[4]中国天气网http://www.weather.com.cn/
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