电力保障在城市供水系统中的作用

电力保障：城市供水系统稳定运行的核心支撑城市供水系统是维系居民生活、保障工业生产、维护公共卫生的“生命线”，而电力保障则是这条生命线得以持续运转的“动力源”。从江河湖泊取水到千家万户的水龙头出水，供水系统的每一个环节——取水、净化、输水、配水——都高度依赖电力驱动。本文将系统剖析电力保障在城市供水全流程中的关键作用，梳理电力供应不足的潜在风险，并从技术、管理、政策维度提出提升电力保障能力的实践路径，为城市供水系统的安全韧性建设提供参考。一、城市供水系统的电力依赖：全流程的动力支撑城市供水系统是一个由多环节组成的复杂网络，电力在其中扮演着“动力中枢”的角色，支撑着从水源到用户的全链条运转：（一）取水环节：水泵机组的“心脏起搏”城市供水的起点是水源取水，无论是江河取水的取水泵站，还是地下水开采的深井泵，都依赖电力驱动。以某沿江城市的取水工程为例，其取水泵站配备的大型轴流泵单机功率达数千千瓦，需24小时连续运转以满足日均数十万立方米的取水需求。一旦电力中断，取水作业将立即停滞，后续的净水、输水环节将因“断源”陷入瘫痪。（二）净水环节：工艺设备的“能量供给”净水厂是水质提升的核心枢纽，从原水混合、絮凝、沉淀，到过滤、消毒，每一道工序都离不开电力驱动的设备。絮凝池的搅拌器、沉淀池的排泥机、过滤车间的反冲洗泵、消毒环节的次氯酸钠发生器或臭氧设备，均需稳定电力供应。以深度处理工艺为例，超滤膜组的气动阀门、在线监测仪表的运行，以及自动化控制系统（如PLC）的运算，都依赖电力保障。若电力中断超过30分钟，净水厂的药剂投加系统失效将导致水质波动，甚至引发管网水质安全隐患。（三）输水环节：加压泵站与智能管控的“神经脉络”从净水厂到城市管网的输水过程，依赖多级加压泵站和智能监控系统（SCADA）。加压泵站的离心泵通过电力驱动提升水压，确保水流克服管网阻力输送至远距离区域；SCADA系统则依靠电力实现对管网压力、流量、水质的实时监测与远程调控。例如，某特大城市的输水干线设置了5座加压泵站，每座泵站的电力中断将导致沿线管网压力骤降，高层区域可能出现断水。同时，SCADA系统失电会使调度中心失去对管网的感知能力，无法及时应对爆管、泄漏等突发状况。（四）配水环节：二次供水的“最后一公里保障”城市中超过60%的高层建筑依赖二次供水设施（如变频供水泵组、无负压供水设备）实现水压提升。这些设备以电力为动力，通过变频调速技术根据用水量动态调节水压。若小区配电室停电或供电线路故障，二次供水设备停运将导致高层住户断水。此外，老旧小区的蓄水池自动补水系统、水箱消毒设备（如紫外线消毒器）也需电力维持，停电可能引发水箱水质污染风险。二、电力保障不足的连锁影响：从供水危机到社会风险电力供应的稳定性直接决定供水系统的可靠性，一旦电力保障出现缺口，将引发多维度的连锁反应：（一）居民生活秩序紊乱短时间停电导致的局部断水，会造成居民日常生活不便（如无法做饭、洗漱）；若停电持续超过24小时，城市将面临“无水可用”的困境，引发居民恐慌性储水，甚至诱发抢购潮。2021年某省会城市因极端天气导致电网故障，部分区域停水超过48小时，居民生活受到严重影响，社会舆论压力陡增。（二）工业生产与服务业停摆城市中的工业园区、制造业企业、医院、酒店等对供水可靠性要求极高。电力中断导致的停水，会迫使高耗水企业（如电子芯片厂、制药厂）紧急停产，医疗单位的手术室、透析室因无水可用被迫停诊，酒店、商场的运营陷入瘫痪。据测算，某工业园区因停电停水一天，直接经济损失可达数千万元。（三）公共卫生安全隐患停水期间，居民可能被迫使用非饮用水（如消防栓水、地下水），增加肠道传染病传播风险；净水厂停运导致的水质恶化，若流入管网，将引发群体性用水安全事件。2020年某城市因电网故障导致净水厂停机，出厂水余氯指标超标，虽未造成人员伤亡，但引发了市民对水质的信任危机。（四）城市应急响应能力削弱在暴雨内涝、疫情防控等应急场景下，电力中断将使供水系统的应急能力失效。例如，疫情期间若隔离点、方舱医院停水，将严重影响防疫工作开展；内涝导致地下变电站进水停电，会使排涝泵站与供水系统同时瘫痪，加剧城市灾情。三、提升电力保障能力的实践路径：技术、管理与政策协同为筑牢城市供水系统的电力保障防线，需从技术升级、管理优化、政策支持三方面构建“三位一体”的保障体系：（一）技术维度：构建多源互补的供电网络1.双电源与备用电源配置供水核心设施（取水口、净水厂、主力加压泵站）应采用双回路供电（来自不同变电站的独立电源），并配备柴油发电机或燃气发电机作为备用电源。例如，某直辖市的净水厂设置了“市电+柴油发电机+天然气发电机”的三级供电保障，确保任何单一电源故障时，关键设备（如送水泵、消毒系统）仍能维持72小时以上运行。2.储能技术与微电网应用在供水设施中部署储能系统（如锂电池储能、飞轮储能），可在电网波动时提供毫秒级响应的应急供电。某沿海城市的取水泵站试点建设了“光伏+储能”微电网，利用太阳能发电满足日常运维用电，储能系统则在电网故障时支撑水泵机组紧急停机与数据备份，降低停电冲击。3.智能化监控与快速切换通过部署电力监控系统（EMS），实时监测供电参数（电压、电流、频率），并与供水SCADA系统联动。当检测到电力故障时，自动切换至备用电源，并启动“减负荷”运行模式（优先保障生活用水设备，暂停非必要的生产性用水设备）。某省会城市的供水调度中心通过AI算法优化电源切换逻辑，将关键设备的停电时间从传统的15分钟缩短至3分钟以内。（二）管理维度：建立全周期的保障机制1.应急预案与演练供水企业应制定“一厂一策”的电力保障应急预案，明确停电后的应急供水流程（如启用应急水源、启动移动供水车、开放应急取水点）。每季度开展电力故障实战演练，模拟电网瘫痪、设备故障等场景，提升应急处置能力。2023年某城市通过“停电-供水”联动演练，成功将居民断水时间控制在1小时以内。2.电力巡检与隐患治理建立供水设施电力系统的专项巡检制度，重点检查电缆接头、变压器、配电柜的老化情况，及时更换超期服役的电气设备。针对台风、暴雪等极端天气，提前加固供电线路，清理树障，降低外力破坏风险。某南方城市在台风季前对取水泵站的供电线路进行“防风化”改造，使线路故障率下降60%。3.需求侧管理与负荷调控在电网高峰时段或故障预警期，通过智能电表对供水设施的非关键负荷（如绿化灌溉水泵、非生产性照明）进行有序削减，优先保障生活供水设备用电。某城市通过与电网公司的“负荷互动”机制，在夏季用电高峰时将净水厂的非关键设备负荷降低30%，既缓解电网压力，又确保供水不受影响。（三）政策维度：强化规划与协同机制1.规划层面的刚性要求在城市供水专项规划中，明确供水设施的电力保障标准，要求新建净水厂、加压泵站的供电等级不低于二级负荷（断电时间不超过15秒），老旧设施限期改造达标。某省会城市将“双电源+备用发电机”作为供水设施审批的硬性指标，从源头提升电力保障能力。2.跨部门协同与资源整合建立水务、电力、应急管理等部门的常态化协同机制，共享电网运行数据、供水负荷信息，联合开展极端天气、电网故障的应对演练。某城市群通过“水-电”数据平台，实现了电网检修计划与供水调度的提前协同，将计划性停电对供水的影响降至最低。3.资金与技术支持政策地方政府应设立供水电力保障专项基金，支持储能系统、微电网等新技术的试点应用；鼓励供水企业与电力企业开展“厂网共建”，共享变电站、电缆通道等资源，降低建设成本。某省通过“以奖代补”政策，对采用储能技术的供水企业给予投资额30%的补贴，推动技术落地。四、案例实践：某滨海城市的电力保障升级之路某滨海城市因历史原因，供水系统的电力保障薄弱，曾多次因台风导致电网故障，引发全市性停水。2020年起，该市启动“供水电力保障三年攻坚计划”：1.技术改造：对3座主力净水厂、5座加压泵站实施双电源改造，新增柴油发电机12台，总备用功率达2万千瓦；在取水口试点“潮汐能+储能”供电系统，利用潮汐能为取水泵供电，储能系统作为应急补充。2.管理优化：建立“水-电”联合巡检机制，电力公司每月向水务部门通报供电线路隐患，水务部门同步反馈设备用电负荷；每半年开展“台风-停电-停水”全链条演练，提升应急响应速度。3.政策支持：市政府将供水电力保障纳入“新基建”重点项目，每年安排5000万元专项资金；推动供水企业与电网公司成立合资公司，共建共享沿海供电网络，降低重复投资。通过三年改造，该市供水系统的停电故障率从每年8次降至1次以下，单次停电的供水恢复时间从4小时缩短至45分钟，在2023年超强台风袭击中，主城区供水未出现大面积中断，验证了电力保障升级的实效。五、结论：电力保障是城市供水韧性的“压舱石”城市供水系统的安全运行，本质上是电力保障能力的直接体现。从取水的“源头动力”到配水的“最后一公里”，电力贯穿供水全流程，其稳定