一种评估大规模、长时间停电对经济影响的方法:量化损失,助力电力系统韧性提升

《Nature Communications》:

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Nature Communications

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  在电力供应至关重要的当下,为评估大规模、长时间(WLD)停电的经济影响,研究人员与美国伊利诺伊州公用事业公司合作开展研究。通过调查客户、构建计算一般均衡(CGE)模型等,发现停电影响严重,提高备用电源渗透率可减轻损失,为电力系统规划提供参考。

  在现代社会,电力如同经济运行的 “心脏起搏器”,对经济活动起着至关重要的支撑作用。一旦出现大规模、长时间(WLD)的停电事故,就像给经济的 “心脏” 重重一击,会带来严重的后果。过去,传统的调查方法在评估 WLD 停电经济损失方面存在不足,无法全面考虑非均衡状态下的复杂影响,使得准确量化停电损失成为一大难题。为了攻克这一难题,来自波士顿大学(Boston University)、劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)等多个机构的研究人员,包括 Ian Sue Wing、Peter H. Larsen 等,开展了一项极具价值的研究。该研究成果发表在《Nature Communications》上,为深入了解 WLD 停电的经济影响提供了新的视角和数据支持。
研究人员主要采用了两种关键技术方法。一是先进的基于调查的技术,针对不同类型的客户(住宅、商业和工业)开展调查,详细了解他们在停电前、停电期间和停电后的应对行动,并获取相关的成本和收益信息。二是构建并运用计算一般均衡(CGE)模型,将调查结果整合到模型中,模拟停电对区域经济的影响。

1. 调查结果

  • 备用发电情况:不同类型客户使用备用发电的比例差异较大,12% 的住宅客户、22% 的中小企业(SMB)客户和 71% 的大型商业和工业(LCI)客户拥有备用发电机,常用燃料包括柴油、汽油、天然气等。
  • 客户应对策略:住宅客户在短时间停电(1 天)时,54% 选择留在家中进行无电活动,33% 会暂时搬家;而在长时间停电(14 天)时,83% 会选择暂时搬家。非住宅客户则多选择关闭运营,随着停电时间延长,这一比例下降,使用备用发电或转移运营地点的比例有所上升。
  • 成本与损失:住宅客户的成本主要源于留在家中的净收入损失、搬迁家庭的食宿费用以及食物变质损失等,中等收入家庭在 1 天停电时损失最大,高收入家庭在长时间停电时损失最大。非住宅客户的成本则由库存和原料损坏、安全保障成本、额外劳动力成本等构成,批发贸易与运输、电信、金融与数据处理等行业损失较大。
    2. 综合调查结果的影响
  • 电力削减与地区差异:不同时长的停电导致不同程度的电力削减,备用发电增加对减少电力削减的效果在不同地区和客户类型中有所不同。对住宅客户而言,仅在部分地区效果明显;对非住宅客户,在多数地区都能显著减少电力削减。
  • 经济活动与损失分布:区域经济活动集中在部分县,而停电损失的潜在脆弱性在低收入家庭和部分行业更为突出。非住宅损失在不同地区和行业差异较大,零售、批发贸易与运输等行业在长时间停电时损失占比高。
    3. CGE 模型模拟结果
  • 对家庭和部门的影响:短时间停电对高收入家庭支出影响较大,长时间停电则对低收入家庭冲击更严重。不同行业在停电时的产出变化各异,14 天停电时,政府、制造业等部分行业表现出一定的经济韧性,而医院、教育等行业则较为脆弱。
  • 对经济总量的影响:停电导致的经济损失主要由家庭和企业的应对策略驱动,非均衡调整使停电成本大幅增加。备份发电翻倍可使损失降低,不同时长停电对 GDP 的影响显著,且停电还会导致经济活动的溢出效应,影响未受停电直接影响的地区。

研究结论表明,WLD 停电会带来巨大的宏观经济成本,包括因电力消费减少导致的家庭收入和企业收入损失、额外支出和生产成本,以及客户应对行动带来的非均衡成本和收益。该研究首次量化了这些此前未被充分认识的经济损失,为电力系统规划者和政策制定者提供了关键信息,有助于他们评估提高电力系统韧性的投资所带来的经济效益,即避免的损失。同时,研究也指出了自身的局限性,如调查场景的现实性、经济损失计算的准确性、结果的普适性以及对动态过程的忽略等,为后续研究指明了方向。这一研究成果在电力系统规划、风险管理和政策制定等方面具有重要的参考价值,有望推动电力系统韧性提升,减少停电对经济的负面影响。**<
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