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电力与气象融合：构筑电力系统新韧性
能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，事关国家安全。截至2024年年底，我国以风电、太阳能发电为主的新能源发电装机容量达到14.5亿千瓦，首次超过火电装机容量。在构建新型电力系统这一背景下，气候资源成为重要的生产要素，无论是前期的新能源场站规划选址，还是投产后的发电资源预测、防灾减灾以及气候生态效应评估等，都离不开可靠精细的气象预测服务。
根据世界气象组织（WMO）发布的《2024年全球气候状况》报告，2024年成为有观测记录以来最热的一年，全球平均近地表温度较工业化前（1850～1900年）高出1.55（±0.13）摄氏度。
中国区域的气候变暖趋势同样显著。根据今年6月最新发布的《中国气候变化蓝皮书（2025）》，中国年平均气温首次突破1.0摄氏度升温阈值，成为1901年以来最暖年份。1961～2024年间，中国气温平均每10年升高0.31摄氏度，极端气候事件频率和强度显著增加。未来5年，全球气温预计继续保持或接近创纪录水平，气候风险不断加剧，对全球经济社会与可持续发展构成严峻挑战。
气候的持续变暖与极端天气事件频发，将引起电力需求激增与电力供应紧张的双重压力。例如，2023年7月29日，北京市突发特大暴雨，平均降雨量达744.8毫米，造成1812个台区9600余处电力设备受损，超6万用户停电；同年12月，山西省遭遇冻雨灾害，运城地区共有4条高压线路停运；2024年超强台风“摩羯”登陆我国海南省，造成全省电网设备严重损毁，超160万用户停电，重建恢复耗时数周。从全球范围来看，能源和电力系统同样经受着气候变化背景下极端事件的冲击。2024年10月，飓风“米尔顿”过境美国佛罗里达州，严重摧毁当地电网设施，导致140万户家庭停电一周；同年，非洲和南美洲的部分河流流量降至历史低位，导致水电站发电能力显著下降，巴西、南非等国被迫依赖化石燃料发电填补缺口。
气候系统的扰动，对能源系统各组成环节均造成威胁，且影响正在向系统性风险演变。
从发电环节来看，随着以风光为主的新能源装机占比不断提升，能源供给“看天吃饭”特征加剧。风力发电依赖稳定的风速和风向，但气候模态的改变可能导致特定区域风力资源不稳定，对风电机组造成物理损坏。一方面，全球风速将发生改变。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的预测，未来几十年间，全球平均风速可能下降10%，这将直接导致风力发电量下降30%，对能源供应产生巨大影响。另一方面，“风电干旱”事件时有发生，即长时间无风或风速过低，凸显了风能资源的气候脆弱性；此外，极端大风和极端低温也会导致风力涡轮机自动停机以自我保护，从而降低发电量。光伏发电受日照时长、太阳辐射强度、气温等因素共同制约。高温不仅会降低组件转换效率，还会导致逆变器等设备过热，影响系统稳定运行；沙尘暴、暴雨、暴雪等极端天气则会遮蔽光伏板，减少发电量。在水电领域，气候变化引起的降水时空分布异常与水文周期改变成为新的不确定性来源。一方面，季节性干旱可能导致来水不足，削弱流域发电能力；另一方面，暴雨洪水易引发泄洪冲击、泥沙淤积或水库溢流等风险，影响水电调度与运行安全。在传统能源领域，高温使燃煤和核电站水冷效率下降，导致发电效率降低；干旱和水资源短缺会限制冷却水供应，迫使电厂降低出力甚至停机；此外，风暴、洪水等极端破坏性天气事件对电厂，特别是核电站构成重大威胁，可能扰乱关键设备和流程的运行，危及安全。
从输配电环节来看，电网面临物理冲击与系统扰动双重风险。电网基础设施，特别是架空线路，对极端天气高度敏感。高温会降低输电线路的载流能力，增加电阻，导致输电效率下降，甚至引发电缆熔化或下垂。长期暴露于高温会加速能源资产的磨损和老化，导致绝缘退化、设备过热、故障率增加，并缩短变压器、变电站等关键组件的寿命。热膨胀和机械退化会降低金属部件的抗拉强度，进一步削弱基础设施的韧性。此外，雷暴、冰冻、强风、山火、洪水等极端事件跨季节、多区域并发，对电网运行形成复合性冲击，会直接损坏输电线路和输电塔，造成大面积停电或“孤岛网”运行。
从负荷侧与用电行为来看，“高温+城市”负荷叠加形成峰值压力。气候变化引起的温度异常已成为推动电力需求非线性增长的主要驱动因素。高温热浪期间，空调负荷大幅攀升，形成日内尖峰负荷，挑战系统调峰能力；尤其在高温高湿环境下，空调不仅需承担降温任务，还要通过除湿维持室内舒适度，导致设备运行时长和功率双重攀升，形成“高温+高湿”复合型用电负荷，这种复合型事件打破了单一高温下的负荷增长规律，使得单位时间内的电力需求呈现阶梯式跃升，进一步放大了日内尖峰负荷的强度，对系统调峰能力构成更严峻的挑战。而冬季寒潮期间采暖用电剧增，尤其在北方“煤改电”地区，冬季电网负荷甚至高于夏季，对电网造成了巨大压力，增加过载和停电的风险。
极端天气事件还加剧了用电负荷的区域性、季节性与突发性，改变了传统负荷曲线的形态和规律，要求系统具备更高的动态调节能力。此外，气候变化还可能引发用能结构改变，干旱导致水电出力减少，促使用电地区转向火电或购电，增加了电网跨区调配的压力。
