如何建设安全可靠的能源系统？
2014/10/22 千人智库
2013年11月22日凌晨,中石化东黄复线管道靠近青岛市黄岛区海河路和斋堂岛路交汇处一输油管道发生破裂事故,造成原油泄漏,随后在抢修过程中管道破裂处起火并引发爆炸，导致62人遇难,造成的经济损失和社会影响难以估量。
目前,初步认定的事故原因包括三个直接因素和四个间接因素。直接因素包括东黄线遭腐蚀导致原油泄漏、排水渠内空间相对封闭、原油漏出后蔓延时间较长,而排水渠建设布局不合理、涨潮导致海水倒灌、中石化输油管线老化、中石化日常检测未发现此处隐患则被认为是导致爆炸的间接原因。此次爆炸事故再次凸显了我国传统油气运输安全性能问题，由此引发的能源行业与公众安全的矛盾问题值得我们思考。
实际上，近年来我国能源行业安全生产总体稳定、持续好转，安全事故整体呈下降态势。但与此同时，事故总量仍然很大，重特大事故时有发生，尚未得到有效遏制。由于我国经济快速增长，未来较长时间内对能源的需求依旧将保持较快增长，能源生产运输等面临的压力会更加巨大，能源生产、传输、消耗中仍旧存在发生安全事故的风险。如何在保障能源供应、保证经济稳定发展的同时，把安全事故发生的概率降到最小，是关系到社会、经济、民生的大事。
而在能源分类上，电力作为能源系统的一种核心资源，在我国的能源发展战略中具有举足轻重的地位。笔者认为，在均衡能源生产消费与公众安全之间关系的过程中，电力将发挥重要的作用。通过提升电力在终端能源消费中的比例，积极发展智能电网，可以在保证能源供应的同时，有效提高公共安全等级。从长期和当前的能源与公众安全角度来看，有以下几点解决方案：
提高电力在终端能源消耗中的比重
相对于煤炭、石油、天然气等能源运输，电力传输是一种更加经济、环保、可靠的能源传送方式。我国煤炭运输长期受限于铁路煤炭运输能力不足，公路运输拥堵现象严重，且对交通路面易造成损毁，对公路安全也有一定威胁。而石油天然气管道网络化程度较低，部分管线老化严重，且油气管道经过居民集中区时，初次建设后存在监测、维修困难，一旦出现问题，难以及时修复，且会对生态、环境、居民安全造成威胁。相比这些能源传送，电力传输具有安全、清洁、灵活的优势，电力传输易于检测问题，出现故障后对环境及民众安全造成的直接威胁较小，因此是一种更可靠的能源传送方式。提高电力在终端能源消耗中的比重，能从根本上减小事故的概率。
提高电力在终端能源消耗的比例，可以提高能源利用效率，在保持同等经济效益的情况下，减少能源生产量运输量，减少运输通道负荷，降低发生安全事故风险。目前我国煤转电的效率只有30%左右，假设中国能够用10-20年的时间把能源利用效率提升一倍，这几乎就等于可以在不增加能源供应的基础上，维持中国未来15-20年继续较高速度的增长。从提高能源效率来看，电力是经济效率最高的能源品种。1吨标准煤当量的电力创造的经济价值相当于3.22吨标煤当量的石油、17.27吨标煤当量的煤炭创造的经济价值(中国电力与能源，刘振亚，中国电力出版社, 2012)。电力是经济效益最高的能源品种，提高电气化水平，增加电能消费占终端能源消费的比重，对于缓解能源供应压力具有非常重要的积极意义。
发达国家使用能源强度的概念(一次能源消费总量与GDP的比值)来衡量一个国家对能源的依赖，经验表明电能占终端能源消费比重每提高1个百分点，能源强度就下降3.7个百分点[中国电力与能源，刘振亚，中国电力出版社, 2012]。电气化水平提升可以提高能源综合利用效率，有利于控制能源消费总量，而电能无疑就是提高能源综合利用效率的首选。
推广清洁能源，提高可再生能源在能源消耗中的比例
清洁能源替代传统化石能源，提高能源中可再生能源占比，可在减少环境污染的同时，大大降低化石能源运输引发的各类安全事故。可再生能源包括水能、风能、太阳能等，是一种安全、清洁的能源。实现新能源和可再生能源大规模开发的主要途径是发电。大量利用可再生能源来替代传统能源发电，可进一步减少传统能源使用程度。2011年，全球可再生能源发电量占比已经达到20%，其中28个国家超过了30%。截止2012年底，我国新能源和可再生能源发电量占比已经超过20%。全球共有48个国家确定了2020-2030年可再生能源发电量占比目标，大部分是要实现占比翻倍甚至现在的3倍。未来可再生能源发电量占比将进一步提高。通过推广清洁能源，提高可再生能源在能源消耗中的比例，一方面能够减少污染物排放，减轻环境污染，另一方面，也能减少化石能源消耗，降低化石能源开采量和运输量，促进能源生产安全升级。
大力发展坚强智能电网，提高电网自身安全水平，减少能源终端消费安全风险
发展坚强智能电网，发展特高压技术，提高用户侧用电效率，能够降低电网损耗，进一步提高能源利用效率。采用特高压技术，可以明显减少线路损耗，降低电网运行成本。通过用电侧的需求响应，能够达到削峰填谷作用，提高电力系统运行效率。各类新型智能化设备的应用，能够提高设备运行效率，显著降低设备能源损耗。通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。
发展智能电网，能够提升电网自身安全可靠性，降低电力系统出现安全问题的概率。智能电网注重提高对设备和线路故障的预防预控能力，依靠先进的通信监控系统，自动控制技术，结合关键区域的地理气候等信息系统，能够实时监测电网的运行状态，提前发现可能诱发故障的风险因素，主动排除安全隐患，提升电网自身的可靠性和安全性，降低了电网出现安全问题的概率。同时，智能电网能够更好应对可再生能源发展带来的安全问题。通过推广可再生能源，如风能、太阳能等的功率预测技术、可再生能源并网技术以及实时控制技术等，可以有效降低风电、太阳能等发生并网以及脱网等的带来的问题，改善电网的接纳新能源发电的能力。
能源发展方式转变是一个长期的过程。长期来看，更多使用电能代替其他能源，加快建设坚强智能电网，对能源行业的安全生产具有重要意义。而在考虑能源发展方式转变过程中，针对当前存在的安全问题，还应该考虑以下问题及解决方案：
能源管线、通道施工应与市政施工统一规划，预留通道。进行长期科学的规划。青岛本次油爆事故，主要原因之一就是输油管道和市政排污管道布局不合理导致海水对输油管道的长期腐蚀。通过统一规划，合理布线，减小能源通道规划设计层面的问题。对老旧线路进行改造升级，对无法通过技术改造升级的设施，有序实施更换退出，不留下安全隐患。此次原油泄漏管线东黄复线于1986年7月建成投产，已使用27年。类似问题依然存在，如我国东北原油管网已经运行了30年以上，存在设施老化、超期服役等问题，已进入事故多发期，给原油运输带来了一定的安全隐患，一旦发生泄漏，将对生态环境造成破坏。提高安全监督和安全管理。加强能源预警和应急建设，提高能源安全风险处置的主动性。自然灾害和外力破坏不可避免会对油气管网、电网等的安全运行产生影响。当出现安全事故时，及时有效的应急系统将大大降低事故损失，确保人民群众生命安全。健全应急体系，加强能源预警和各类应急制度建设并提高应急处置的科学性、有效性，保障能源生产供应秩序，有利于把突发事件的影响和损失控制在更小的范围和更低的限度内。加强智能电网信息安全建设，保证信息安全。智能电网大量使用网络技术、信息技术，加大了电网的网络安全风险。通过加强信息安全技术研究，制定信息安全技术标准体系，完善相关政策法规，建立培训体系等，为智能电网安全运行提供保障。
赖来利，国家“千人计划”入选者，IEEE & IET Fellow, 国网能源研究院能源决策支持技术研发中心主任。
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