本周,一股北极寒流席卷美国中部和南部,带来了极端冬季天气,德克萨斯州人民受到的打击尤为严重。
该州有超过 400 万人因州电网运营商德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 实施的轮流停电而断电。自周日以来,许多人在气温降至今年同期历史最低点、部分地区低至 0 华氏度(零下 18 摄氏度)时,不得不忍受无光无热的生活。
一些人迅速将这场灾难的责任归咎于他人。在电网运营商提到冰冻的风力涡轮机是受冰冻天气影响的能源之一后,一些保守派政客抓住了这一细节,矛头指向可再生能源,甚至分享了 一张直升机给涡轮机叶片除冰的图片,而这张图片实际上摄于 2014 年的瑞典。现代风力涡轮机可以配备除冰系统,并且在严寒的中西部冬季也能正常运行,这一点暂且不谈,事实证明,德克萨斯州停运的大部分电力系统都是基于化石燃料的。
停电背后的真正原因很复杂。目前,我们所知的是:这场历史性的严寒导致电力需求远远超出该州电网运营商的计划——甚至超出其 “极端高峰负荷” 情景——与此同时,冬季天气导致大量电力生产中断。“电力需求远高于预测水平,”咨询公司 ICF 的能源电力市场专家 Patrick Milligan 表示。“这次预测误差是 45%——非常巨大。” (Milligan 指出,截至周四下午,预测误差已更新为 30%)。
莱斯大学的大气科学家 Daniel Cohan 表示,如果电网能够提供,据估计,德克萨斯州人民的需求将达到约 70 吉瓦。但由于风暴导致 超过 30 吉瓦的电力中断,电网只能提供 45 吉瓦。
Milligan 表示,如果失控,需求的激增可能会导致整个电网崩溃。因此,电网运营商实施了一系列轮流停电来抑制需求。这些停电已经持续了数小时甚至数天,导致数千人面临致命寒冷。截至发稿时,寒潮已造成 至少 21 人死亡,且 全州范围内的停电仍在继续。
风力涡轮机和发电厂都能在低温下运行。毕竟,明尼苏达州和爱荷华州都有风力发电场。但在冰冻条件下运行能源设施通常需要进行防寒处理。这是一笔额外的费用,而德克萨斯州的电力供应商可能没有预料到该地区冬季通常温和,会需要这些措施。
停运的电力中最大一部分 是基于天然气的(天然气供应了该州大部分能源)。Milligan 表示,这很可能是天气导致设施停运以及天然气短缺共同作用的结果。当气温下降时,天然气既可直接用于暖炉,也可间接用于燃烧发电。这意味着在生产商减产的同时,需求却特别高。
这场灾难性的寒冷可能会对德克萨斯州能源系统的政策和基础设施产生影响,该系统在几个方面具有独特性。
首先,德克萨斯州实行能源市场自由化。这意味着有许多独立的公用事业公司,都在争夺市场份额。该系统赋予了消费者在选择能源来源和价格方面的灵活性,但也可能影响长期的能源规划。Milligan 指出,电网运营商 ERCOT 无法强制要求增加发电容量——它只能调整货币激励措施。“理论上,这运作得很好,”他说。“问题在于,当出现像[风暴]这样的问题时,他们无法强制公用事业公司建造更多发电厂。”
然而,美国其他州的公用事业系统在规划极端事件方面也并非好多少。全国大部分地区依赖受州管制的垄断公用事业公司,而这些投资者拥有的公司在采取积极措施保护其设施免受极端天气侵害方面也行动迟缓。例如,加州的 PG&E 就 忽视了本可防止大规模野火的基本维护。
“在我所有的研究和与公用事业公司的讨论中,我都发现存在一种虚假的安全感,”布法罗大学能源韧性研究员 Sayanti Mukherjee 说。管理我们电网和电力供应的人,在很大程度上,并没有为随着气候变化将变得越来越普遍的极端天气事件做好准备。Mukherjee 表示,大多数公用事业公司没有将气候韧性纳入其计划。“是时候将气候韧性付诸实践,并给予此类规划更多关注了。”
德克萨斯州之所以独特,还在于其电网在很大程度上与美国其他地区是分离的。该州自行发电,并且大部分不跨州交易能源。在非常有德克萨斯风格的操作下,电网管理者设计了该系统以 避免跨州连接——如果跨越了,电网将受到联邦能源监管委员会的管辖。单干大部分情况下对德州人来说是奏效的,因为该州拥有丰富的能源储备,包括二叠纪盆地的碳氢化合物,以及充沛的风能和阳光。
Cohan 警告说,连接到国家电网可能对德州有帮助。但是,袭击孤星州的寒冷天气系统范围广泛,也给俄克拉荷马州等邻近州的电网带来了压力。即使可以共享,附近的州可能也没有多少剩余电力。然而,在 ERCOT 电网以外的德克萨斯州部分地区,显然 并未经历大范围停电。“整个美国系统都承受着压力,”Milligan 说。但他补充说,如果德州连接到更广泛的美国电网,仍然会有所帮助。
这是一次前所未有的寒潮,现在就断定责任归属还为时过早。然而,在接下来的几周里,州政府官员和公用事业公司应对极端情况的能力(或无能)所扮演的角色可能会更加清晰。
注意:本文已更新,包含关于预测误差的最新信息。