全球城市如何筑牢電網(wǎng)防洪堤？
來(lái)源：中國(guó)南方電網(wǎng) 時(shí)間：2025-08-20 13:44
全球變暖背景下，城市內(nèi)澇對(duì)電力系統(tǒng)的威脅日趨增多。通過(guò)梳理分析，面對(duì)極端天氣常態(tài)化的挑戰(zhàn)，全球城市掀起一場(chǎng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施革命。發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家政府及電力部門正通過(guò)機(jī)制創(chuàng)新、跨部門協(xié)作、科技賦能和基建升級(jí)，在這場(chǎng)與極端天氣的賽跑中探索解決方案。
物理升級(jí)仍是基礎(chǔ)，但理念和技術(shù)正經(jīng)歷深刻變革。
災(zāi)前防御
政策協(xié)同與公眾參與
面對(duì)日益頻發(fā)的極端天氣，歐洲和北美不少國(guó)家電力部門將災(zāi)前防御視為最經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略投資，正投入巨資，從“防”“排”“抗”三方面重構(gòu)電網(wǎng)物理韌性。
城市規(guī)劃立法成為治本之策。倫敦政府嚴(yán)格把控城市建設(shè)規(guī)劃，明確禁止在洪災(zāi)高危地區(qū)進(jìn)行建設(shè)。社區(qū)和地方政府部門要求所有開(kāi)發(fā)文件必須充分考慮洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及管理，在規(guī)劃程序的所有層面均需開(kāi)展洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)報(bào)道，隨著電網(wǎng)為躲避極端天氣帶來(lái)的威脅而向地下轉(zhuǎn)移，美國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)了另一輪數(shù)十億美元的支出計(jì)劃。
佛羅里達(dá)州監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)了杜克能源公司和佛羅里達(dá)電力照明公司的風(fēng)暴防范計(jì)劃，預(yù)計(jì)2026年至2028年的總支出為64億美元，其中僅明年就計(jì)劃支出近22億美元。在德克薩斯州，輸電公司Oncor已承諾在未來(lái)幾年內(nèi)投入約30億美元，用于加強(qiáng)其配電網(wǎng)。雖然大部分成本將轉(zhuǎn)嫁給用戶，但用戶將受益于服務(wù)可靠性提高。
電網(wǎng)強(qiáng)化工作的重點(diǎn)之一是將空中架設(shè)的輸電線路改為地下鋪設(shè)。盡管初期成本較高，但埋設(shè)線路或“地下化”可在極端天氣事件中顯著縮短停電時(shí)間并降低恢復(fù)成本。其他措施如更換電桿和植被管理，可提供短期、針對(duì)特定條件的緩解方案。
今年7月底，加拿大弗雷德里克頓獲得了聯(lián)邦政府790萬(wàn)加元的基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)化投資，用于升級(jí)地下管廊系統(tǒng)，并將電力線引入地下。
在美國(guó)佛蒙特州，AI技術(shù)已應(yīng)用于電網(wǎng)脆弱點(diǎn)識(shí)別。當(dāng)?shù)仉娏Σ块T利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)分析公開(kāi)氣候模型，將海量數(shù)據(jù)細(xì)化到三英里見(jiàn)方的區(qū)域，精準(zhǔn)定位未來(lái)風(fēng)暴中最易受損的電力設(shè)施。佛蒙特電氣合作社創(chuàng)新與技術(shù)總監(jiān)西里爾·布魯納對(duì)此解釋道：“我們有一個(gè)2億美元的問(wèn)題，每年只能花500萬(wàn)美元。AI幫我們找到了最具性價(jià)比的加固方案”。
日本更在災(zāi)后重建中創(chuàng)新推出“分散式微電網(wǎng)”。東松島市在2011年大地震后，于新建社區(qū)屋頂鋪設(shè)太陽(yáng)能板，配套生物柴油發(fā)電機(jī)和大型蓄電池。即便外部電網(wǎng)崩潰，這個(gè)系統(tǒng)仍能獨(dú)立供電三天以上。
新加坡的防御體現(xiàn)在毫米級(jí)預(yù)警。該國(guó)建立了積澇實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)全島傳感器和手機(jī)基站定位預(yù)警，低洼區(qū)域居民能在暴雨來(lái)臨前30分鐘收到避險(xiǎn)短信。
災(zāi)中堅(jiān)守
與洪水賽跑的智慧
當(dāng)暴雨傾盆，洪水漫過(guò)街道，電力部門的快速響應(yīng)機(jī)制成為守護(hù)城市的生命線。發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)主動(dòng)斷電、智能隔離、公眾溝通三大策略，在危機(jī)中守住安全底線。
紐約曼哈頓下城的防御體系源于慘痛教訓(xùn)。2012年颶風(fēng)“桑迪”曾讓80萬(wàn)市民陷入長(zhǎng)達(dá)數(shù)日的黑暗。如今，聯(lián)合愛(ài)迪生公司部署了44個(gè)中央開(kāi)關(guān)站，將電網(wǎng)細(xì)分為可獨(dú)立隔離的單元，能在4毫秒內(nèi)完成指令傳輸，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域“手術(shù)刀式”切除。
東京的防御則在地下深處展開(kāi)。2006年竣工的“首都圈外圍排水”工程耗資2400億日元，包含總長(zhǎng)6.3公里、內(nèi)徑10米的地下管道，5個(gè)直徑30米、深60米的儲(chǔ)水立坑，以及容積達(dá)67萬(wàn)立方米的地下水庫(kù)。該系統(tǒng)配備四臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的水泵，每秒可排出200立方米洪水，使流域內(nèi)受淹房屋從4萬(wàn)余戶驟減至245戶。
韓國(guó)首爾采用“三維電力地圖”輔助決策。2025年8月臺(tái)風(fēng)期間，首爾江南區(qū)部分區(qū)域積水深達(dá)1.5米。電力調(diào)度部門根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)可能進(jìn)水的配電房執(zhí)行遠(yuǎn)程斷電，并通過(guò)社交平臺(tái)向受影響居民推送停電范圍和預(yù)計(jì)恢復(fù)時(shí)間。
澳大利亞悉尼則建立“災(zāi)時(shí)電力安全聯(lián)盟”。電力公司聯(lián)合消防部門組成應(yīng)急小隊(duì)，在洪澇區(qū)域24小時(shí)巡邏。一旦發(fā)現(xiàn)帶電設(shè)備遇水，立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置，2024年洪災(zāi)中成功避免了37起潛在觸電事故。
公眾參與是韌性城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。日本建立完善了應(yīng)對(duì)超大暴雨防災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)，重視暴雨預(yù)警、繪制洪水災(zāi)害地圖、及時(shí)公開(kāi)降雨淹水信息。政府通過(guò)監(jiān)測(cè)河道及降雨數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)度；民眾則可通過(guò)降雨信息系統(tǒng)隨時(shí)了解雨情、災(zāi)情，做好自我救助。
新加坡?lián)碛型晟频念A(yù)警系統(tǒng)和及時(shí)的暴雨援助機(jī)制，涵蓋積水監(jiān)控和短信預(yù)警等細(xì)節(jié)。這些措施有效提升了公眾的防災(zāi)意識(shí)和自救能力，減輕了供電部門在災(zāi)情發(fā)生后的壓力。
歐洲城市提供創(chuàng)新樣本。巴黎地下排水系統(tǒng)深達(dá)50米，總長(zhǎng)2347公里，專設(shè)直通塞納河的溢洪口管道。特大暴雨來(lái)襲時(shí)，溢洪口自動(dòng)開(kāi)啟，岸邊抽水機(jī)同步啟動(dòng)輔助排水。荷蘭鹿特丹的“水廣場(chǎng)”概念頗具創(chuàng)意,市內(nèi)低洼地帶被設(shè)計(jì)為廣場(chǎng)、停車場(chǎng)和步行區(qū)，平時(shí)供民眾使用，下雨時(shí)瞬間變成儲(chǔ)水蓄洪空間。各個(gè)“水廣場(chǎng)”渠道相連，雨水可循環(huán)流動(dòng)或被抽取利用，防止街道積水。
災(zāi)后搶修
科技重塑恢復(fù)速度
洪水退去，一場(chǎng)與時(shí)間賽跑的復(fù)電戰(zhàn)役隨即打響，科技與協(xié)作成為災(zāi)后恢復(fù)的雙引擎。
歐洲則擅長(zhǎng)應(yīng)用高科技裝備，鹿特丹供電部門配備防水變壓器和真空密封開(kāi)關(guān)，這些設(shè)備即使浸泡72小時(shí)仍能正常工作。英國(guó)倫敦使用無(wú)人潛航器探查水下電纜狀態(tài)，大幅減少人工排查風(fēng)險(xiǎn)。
馬來(lái)西亞采用“分級(jí)復(fù)電策略”。吉隆坡2023年洪災(zāi)后，電力部門優(yōu)先恢復(fù)醫(yī)院、供水系統(tǒng)和通信基站供電，其次修復(fù)主干網(wǎng)，最后處理居民區(qū)故障。同時(shí)通過(guò)社交媒體每?jī)尚r(shí)更新?lián)屝捱M(jìn)展，緩解公眾焦慮。
美國(guó)田納西州納什維爾市曾飽受颶風(fēng)困擾。1998年一場(chǎng)風(fēng)暴摧毀500多根電線桿，7.5萬(wàn)人陷入黑暗。該市電力公司引入GIS地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)定位與資源優(yōu)化調(diào)度。技術(shù)人員在電子地圖上標(biāo)注受損設(shè)施，系統(tǒng)自動(dòng)生成搶修路線圖，使電網(wǎng)重建時(shí)間縮短60%。
該系統(tǒng)后來(lái)升級(jí)為“智慧樹(shù)障管理”。通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)，電力公司對(duì)253個(gè)變電站周邊植被進(jìn)行分級(jí)管理。定期修剪可能壓垮線路的樹(shù)木，使故障率降低19%。
美國(guó)喬治亞州在2024年颶風(fēng)“海倫”襲擊后，建立了全州聯(lián)動(dòng)機(jī)制。根據(jù)佐治亞大學(xué)的報(bào)告，該州整合了卡姆登縣、泰比島等地方預(yù)案，形成統(tǒng)一響應(yīng)體系。
日本探索出“電力地產(chǎn)地消”新模式。東松島市在社區(qū)層面建設(shè)太陽(yáng)能微電網(wǎng)，配備400千瓦時(shí)蓄電池。主網(wǎng)癱瘓時(shí)，這些“電力孤島”能維持診所、避難所基本用電，解決了災(zāi)后“黑暗等待期”的民生需求。
電力防汛已成為人類面對(duì)氣候變化的共同挑戰(zhàn)，沒(méi)有一個(gè)城市能獨(dú)善其身。這場(chǎng)無(wú)聲的防御戰(zhàn)，關(guān)乎夜晚的燈火通明，更關(guān)乎現(xiàn)代城市在極端天氣中的生命脈搏。(作者王倩茹，為慕尼黑工業(yè)大學(xué)計(jì)算信息與技術(shù)學(xué)院電氣工程與信息技術(shù)研究生)
責(zé)任編輯：于彤彤
