人工智能赋能亚太气候适应型电网研究报告

在气候变暖的背景下，电网不仅要管理转型驱动的波动性，还要适应向主动型、气候适应性系统设计的转变。人工智能通过整合碎片化数据、连接跨部门模型以及将系统复杂性转化为规划与运营的可操作指导，为这一转变提供了战略能力支持。 发布日期：2026年5月21日 作者：杨沐怡、石迅鹏、徐希伟、张文杰和大卫·洛 内容 关于 2 使用人工智能扩展气候适应性电网 网格系统重大改设计：为灵活性而构建 51.1 引领可再生能源浪潮：从增长到波动5 11 气候压力测试：更易变动的运营环境2.1持续加剧的气候压力112.2极端天气已开始干扰电网14 18 进化响应：从资产韧性到系统适应3.1应对危机的灭火行动：修复与恢复193.2增强脆弱资产：基础设施加固20 23 29 MethodologyAcknowledgements 关于 本报告探讨了亚太地区电力系统如何应对可再生能源快速扩张、电力需求增长以及气候波动性加剧等多重压力。报告强调了从以基础设施为主导的应对措施转向系统级适应的转变，并分析了在数据碎片化及日益复杂的背景下，推进这一转型所面临的挑战。报告还评估了人工智能（AI）如何作为协调层整合数据、连接模型并支持决策，从而实现大规模气候适应型电力系统。 执行摘要 利用人工智能扩展气候适应性电网 从东亚的制造业中心到南亚和东南亚的快速增长经济体，再到大洋洲成熟的经济体系，亚太地区运营着全球最大、最具活力且高度易受气候变化影响的电力系统之一。 这些网格现在面临着双重使命：管理日益波动的供需，同时在动荡的气候条件下保持可靠性。 当前区域内的努力重点高度集中于灵活性——扩大储能、互联设备和需求响应。虽然这些措施至关重要，但它们仅解决了挑战的一半。 01 变异性也由气候引起。 通过重新设计电网以增强其灵活性，可以管理可再生能源和不断变化的需求所带来的可变性。但气候变化引入了第二层外部可变性。日益增多和加剧的热浪、干旱和洪水正在重塑电网的运行环境。即使在1.5°C的情况下，极端天气事件也变得更加频繁和强烈。气候适应不再是一个可选择的附加功能；它是系统可靠性的核心设计要求。 02 系统级适配是必要的 传统的应对方式通常集中于被动修复或“加固”单个资产。虽然必要，但这并不充分。真正的韧性需要从系统层面理解脆弱性：即电力系统如何依赖水、交通和应急服务等关键部门，这些部门的故障可能引发级联效应，而针对性的强化则能增强整个系统的韧性。 03 人工智能可以提供系统适应扩展的能力。 已有多个国家开始着手进行系统层面的适应性调整，但实现规模化仍十分困难。数据分散、模型孤立且复杂性日益增加。人工智能可以通过整合多样化数据集、连接不同领域的模型以及支持更快速、更明智的决策来弥合这些差距。它并不能取代工程专业知识或规划工具；相反，它提供了构建和运营规模化气候适应电网所需的计算“连接组织”。 第一章 网格系统重大改设计：构建灵活性 亚太地区正进行电网的全面改设计划，这得益于全球最快速度的可再生能源扩张和加速的电气化进程。这些力量共同将电网推向了传统设计极限之外，在供应端注入了更大的可变性，同时使需求端规模更大、更动态、更复杂化，增加了管理难度。因此，电网发展正从传统的容量扩张转向以灵活性为核心的更广泛的重设计划——即在不断增加的不确定性下，平衡时空范围内的供需能力。 1.1 引领可再生能源的激增：从增长到波动性 亚太地区在全球可再生能源装机容量增长方面记录最快，尤其是在风能和太阳能领域。自2014年以来，该地区新增的可再生能源兆瓦中，约有九成来自这两种技术。与此同时，水电装机容量的增长则相对缓慢，这受到高前期资本投入要求、开发周期长、可用经济性场地有限以及日益增长的环境和社会审查等因素的限制。 由于持续的建设能力提升，该地区在2024年产生了全球近50%的可再生电力。根据国际能源署（IEA）的“政策预期情景”预测，到本世纪中叶，这一份额预计将超过60%。增长将主要由风能和太阳能驱动，其总发电量预计将从2025年的约3,000太瓦时（TWh）增加到2050年的超过20,000 TWh。到本世纪中叶，它们将占该地区总可再生发电量的85%以上，而2025年这一比例尚不足60%。 这不再仅仅是一个中国故事。可再生能源增长正蔓延至亚太地区，印度和主要的东南亚经济体正迅速崛起为新的扩张中心。到2050年，这些经济体预计将每年产生约6100太瓦时的可再生能源，超过欧洲目前的总发电量（2025年约为5000太瓦时）。其他区域市场的增长也在加速。 1.2 驱动需求增长：从规模到复杂化 亚太地区是全球电力需求增长的主要驱动力。2024年，该地区消耗了全球电力的一半以上，并预计将在到2050年的整个期间推动约60%的全球需求增长，远远超过其他主要地区。 这一增长是由多种相互交织、彼此强化的力量驱动的。日益增长的富裕程度正增加家庭和商业部门用电量。工业化不断深化，特别是在南亚和东南亚的新兴经济体，正带来新的高强度需求来源。此外，交通、建筑和工业的电气化正将更广泛能源消费直接转移到电力部门。 1.3 电网的面向未来：提升灵活性 综合来看，供需变化正在重新定义电网的运行方式。可变可再生能源供应与日益动态的电力需求的相互作用，正创造出一个新的运营挑战：在日益增长的波动性和不确定性下，如何在时间和空间上保持平衡。 应对这一新现实，需要对电网进行根本性改造，更加注重灵活性，以实现在不同时段、季节和地域平衡供需的能力，同时在大范围内保持系统可靠性和能源安全。在实践中，这意味着要扩大和升级输电网络，部署储能设施，并强化系统协调机制，以更有效地管理波动性。 这一转变已正在推进。在中国，电网投资已显著加速，2024年已超过6000亿元人民币（约合850亿美元），并计划到2030年通过电网升级投资4万亿元人民币（约5740亿美元）。与此同时，储能能力正在迅速扩大：自2021年以来，总容量已超过三倍，仅2024年就投运了创纪录的37吉瓦/91吉瓦时的电池储能，这一数字超过了美国（12吉瓦/37吉瓦时）和欧洲（12吉瓦/21吉瓦时）的合计增量。 东南亚地区的势头也在增强。亚洲开发银行、世界银行和东南亚国家联盟（东盟）于2025年启动的一个新融资平台，旨在到2040年帮助实现跨境互联能力的翻倍。与此同时，早期储能部署正在兴起，以支持不断增长的可再生能源并网。 发展方向明确：电力系统正从传统的容量扩张转向以灵活性为核心的电网重新设计。储能、输电、互联、需求响应和市场协调正成为管理可再生能源增长和更动态需求所产生波动性的核心工具。 但这只是故事的一部分。可变性的上升并不仅仅来自电力系统内部。随着极端天气日益成为“新常态”，电网也必须在更易变的外部条件下运行——从热浪和干旱到洪水、风暴和复合型事件。 第二章 气候压力测试：更易变动的运营环境 亚太地区的电网设计不仅要考虑效率和灵活性，还要适应日益增加的气候波动性。极端天气已不再是遥远的风险，它正成为运营上的制约因素。气温升高、降水模式变化以及更频繁的极端事件正在改变电力系统必须运行的条件，即使是在1.5℃的世界里，这种情况也会加剧。 2.1 持续加剧的气候压力 随着全球气温升高，亚太地区的气候基准线正在发生变化，导致极端天气事件更加频繁和严重。 夏季月份，当电力需求通常已达到季节性峰值时，创纪录的热浪正以越来越高的频率发生在东亚和南亚。历史上每隔几十年甚至上百年才会出现一次的极端天气，如今正越来越频繁地接连发生。 在中国，2025年6月至8月的持续高温将全国夏季平均气温推至22.31℃，创下自1961年有观测记录以来的最高纪录。这继2023年创下该国最热8月和2024年创下有纪录以来最暖年份等一系列近期纪录之后。在东亚其他地区，日本在2025年创下连续第三年破纪录的夏季高温，而韩国同年也经历了有记录以来最热的夏季，气温超越了仅一年前所设定的先前纪录。 在印度，2016年至2025年的十年是有记录以来最热的十年，期间高温热浪频发且持续时间更长。巴基斯坦也同样经历了 近年来，极端高温天气反复出现，气温经常超过历史正常水平。 更往南边，东南亚的热带气候一直意味着高温，但气候变化正将气温推得更高。自20世纪60年代以来，该地区的年平均气温每十年上升约0.14℃至0.20℃，增加了极端高温事件发生的可能性。 2023年4月至5月，东南亚大陆经历了异常热浪。柬埔寨、老挝、泰国、马来西亚和越南约70%的气象站记录到每日最高气温超过42°C。泰国塔克市于4月15日达到45.4°C的创纪录高温，而老挝赛纳亚布里省四天后创下42.9°C的新全国纪录。5月初，越南也打破了其之前的全国最高气温纪录，达到44.1°C。 次年，极端高温卷土重来。2024年4月，从泰国和越南到印尼、马来西亚和菲律宾的东南亚大部分地区经历了“历史性热浪”，气温连续多日超过40℃。同年稍晚，雅加达和马尼拉从12月开始经历了异常高温，一直持续到2025年2月。2025年4月，泰国普吉岛气温再次达到“极度危险”级别，而曼谷及34个省份则普遍达到“危险”级别。 亚洲和太平洋地区的降雨模式也变得更加波动和极端。 东亚地区正日益经历人们常说的“气候过山车”现象，表现为暴雨与干旱的交替。在东南亚地区，尤其是在岛屿经济体，气候风险正越来越多地与带来破坏性大风、极端降雨和广泛洪水的热带气旋和台风联系在一起。 在南亚，季风季节（6月至9月）正变得越来越不可预测，长时间的干旱往往之后会突然出现强降雨。2022年，巴基斯坦遭遇了灾难性的洪水，异常猛烈的季风降雨导致该国大片地区被淹没。近年来，印度的早期季风降雨延迟或减弱后，常常会引发强降雨，导致易受影响地区出现城市洪水和山体滑坡。 近年来，澳大利亚大部分地区逐渐变得干燥，尤其是在从4月到10月的凉爽季节，在22年间有19年的降雨量... 2000年和2021年的数据均低于1961-1990年的平均水平。相比之下，澳大利亚北部地区普遍变得更加湿润。与此同时，许多地区的极端降雨事件正变得更为强烈，增加了洪水的风险，尤其是在城市地区。 2.2 极端情况已开始干扰电网 气候压力已开始影响亚太地区电力系统的运行。 高温热浪导致制冷需求急剧增加，同时因热电厂降额运行、变压器过热以及输电线路载流量减少而降低供应能力。2022年4月至5月的印度热浪清晰地展示了这种动态。异常高温急剧增加了空调、风扇和冰箱的使用，使电力需求接近系统极限，并导致数个邦出现大范围停电。2022年夏季，日本也出现了类似的压力，极端高温使东京地区的电力需求接近峰值容量，促使当局发布罕见的电力供应警告，并要求家庭和企业节约用电。 干旱主要通过限制依赖水的电力生产来影响电力系统。持续的干旱条件因水库水位下降而减少水电产量，而河流流量低也可能限制火电厂冷却水的可用性。这会显著降低基础负荷发电能力，特别是在水电在电力结构中扮演重要角色的地区。湄公河流域提供了一个明确的例子。在2019-2020年的严重干旱期间，湄公河水位降至历史低位，减少了水电发电量，并使东南亚大陆几个国家的电力供应紧张。 高温相关的极端天气也会增加丛林火灾的风险。火灾会损坏输电和配电线路，摧毁电杆和变电站，并迫使电网运营商关闭电网部分区域，以防止电线引发新的火灾。澳大利亚2019-2020年的“黑色夏天”丛林火灾展示了野火如何在大范围内中断电力供应，并在极端火灾天气期间强制执行预防性停电。 大雨可能淹没变电站，并使水侵入地下电缆。这些中断可能导致局部停电，并可能蔓延至更广范围。 当主要网络资产受到影响的系统会失效。2021年中国郑州的洪水和2022年巴基斯坦的灾难性洪水，都因基础设施大面积损坏和受影响地点难以进入而中断了电力基础设施，并延迟了恢复工作。 台风和飓风对东亚和东南亚沿海地区的电力供应构成了一些最严重的风险，尤其是在菲律宾、日本、越南以及中国东南沿海国家。这些风暴结合了破坏性大风、强降雨和沿海风暴潮，对输电线路、变电站和发电设施造成