4月底，西班牙突發了一場伊比利亞半島歷史上最大規模的停電，由此引發人們對氣候變暖趨勢下能源轉型的深層思考：在氣候「沸騰時代」，人類電力系統正在向更清潔的新能源轉換。但是，極端天氣同樣會給新能源的供應帶來諸多不確定因素。從現在起，我們就該為應對這些「烤」驗，思考更多、更全面的對策。
極端天氣頻頻觸動電力安全邊界
4月28日，西班牙的電力系統突然出現大規模負荷流失，電網頻率跌至47.5赫茲，由此觸發電網自動保護機制。隨後，伊比利亞半島電網與歐洲大陸主網解列。緊接着，西班牙、葡萄牙超5000萬民眾突然陷入罕見的斷電危機，交通中斷、通信受阻、醫療系統崩潰，一系列連鎖反應導致直接經濟損失超200億歐元。
4月28日，在西班牙巴塞羅那，一家小超市點着蠟燭營業。
葡萄牙電網運營商曾提及事故可能與西班牙近期的極端氣溫變化有關，這透露出現代社會的能源系統可能正面臨一些前所未遇的危機。
首先，高溫熱浪在極端天氣事件中頻率頗高，由此帶來的用電需求激增，往往會打破電力的供需平衡，給電網帶來嚴峻挑戰。
從用戶側來看，極端高溫使居民製冷、工業降溫的用電需求呈指數級增長。根據美國能源信息署2018年研究，當氣溫超過30℃後，每升溫1℃可使電力需求升高4%—6%。例如，2022年8月2日，上海在40℃高溫紅色預警下，電網最高負荷突破4000萬千瓦，空調負荷佔比達40%以上，單日用電量突破歷史極值。
從電能供應側來看，極端高溫天氣會對部分可再生能源的生產造成影響。例如，太陽能電池板表面溫度每升高1℃，發電效率下降0.4%—0.5%。在45℃高溫下，光伏系統實際出力可能比標稱值低20%。又如，高溫熱浪事件往往伴隨「極熱無風」，這種天氣條件會導致風電機組的發電能力大幅下降，甚至接近零發電，這會嚴重限制風電在高溫用電中的調峰能力。
極端高溫往往還會使電力設備穩定性面臨極大壓力。變壓器是電力輸送中的重要部件，每升溫6℃，油浸式變壓器中的絕緣紙老化速度就會翻倍。當變壓器油溫超過80℃，就將觸發保護性停機。2019年，印度孟買大停電事故調查報告顯示，當地多台變壓器因長期在45℃高溫下運行（油溫達83℃），導致絕緣失效引發短路。
熱脹冷縮是不可避免的物理規律，作為能源輸送的「血管」，輸電線路的導線也會在高溫下膨脹——溫度每升高10℃，典型檔距下（200—400米）線路垂度將增加3%—5%。當極端高溫來臨，輸電線可能因垂度過大而觸碰到原本接觸不到的植被，從而引發火災。2018年，美國加州大停電的起因正是輸電線路因高溫下垂而引燃樹木。
更值得注意的是，持續高溫乾旱形成的「火險三角」會讓電力系統陷入兩難。高溫乾旱會顯著提升植被乾燥度，使火災季時間延長，大幅增加野火發生概率和過火面積。這又將導致輸電線路的污閃跳閘、設備損毀等事故，顯著降低其輸電能力。
2018年，美國加州坎普山火就曾造成150餘座輸電塔燒毀。2020年澳大利亞山火則導致3.2萬千米配電線路受損。2025年美國洛杉磯山火期間，部分區域因線路損壞和持續風災反覆斷電。為避免野火引發的設備停運和損毀，電力公司被迫主動停電，致使數萬用戶受到停電影響，最長恢復時間達120小時。
構建更堅韌「自愈型」能源互聯網
2023年7月，聯合國秘書長安東尼奧·古特雷斯表示：「全球變暖時代已經結束，全球沸騰時代到來。」這對全球氣候變暖發出了新的警告。2024年，全球平均地表溫度比1850—1900年平均值高出1.55℃（不確定性為±0.13℃），成為有氣象記錄以來最熱的一年。
根據聯合國防災減災署發佈的《災害造成的人類損失2000—2019》報告，在2000—2019年的20年間，全球極端高溫事件相比於1980—1999年增加了232%，洪澇災害增加了134%，風暴增加了97%。
4月28日，在西班牙馬德里，人們因停電地鐵停運在地鐵站外等候。
我們正處於一個溫度升高、極端天氣事件頻發的「沸騰時代」。除了高溫熱浪，極端大風、雨雪冰凍等各種極端天氣都會讓能源系統面臨更多風險，維護其安全穩定運行的任務比以往更加艱巨。例如，2012年10月登陸美國的颶風桑迪帶來的強風，導致紐約、新澤西等地區大量線路斷線倒塌、變電站受損，造成約850萬用戶停電，部分地區停電時間長達數周，而電網修復費用高達數十億美元。
在這場與極端天氣事件的賽跑中，如何將危機轉化為革新動力？目前，各國都在積極構建技術革新、系統重構與社會協同的三維防禦體系，以保障極端天氣下的電力供應。
例如，通過設備升級與智能調控，利用新材料、物聯網、大數據等技術，提升電力設備耐高溫性能、強化風險監控與預警、優化電網運行方式，構建堅強的網架結構，從而提升電力系統安全裕度。又如，通過電力電子技術與智能控制系統的深度融合，發展柔性電網與多源儲能，以平抑負荷波動，從而應對負荷激增和極端天氣等多重挑戰。此外，通過地區間跨時空的協同管理，如北歐水電與南歐光伏通過歐洲電網的跨區互補，實現用電負荷的轉移，並通過發展智慧微電網保障區域供電穩定。
當更富韌性的「自愈型」能源互聯網構建成型，人類社會的重要「生命線」終可適應氣候沸騰時代，推動人類文明繼續前行。
（蔡澤林為雲南大學地球科學學院博士後，魏科為中國科學院大氣物理研究所研究員）
