美国的停电次数比任何其他发达国家都多。原因如下。

我们的电网已经过时且破旧不堪,但公用事业公司却不愿意对此采取多少措施。
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美国电力系统需要更新,但公用事业公司却不愿意花钱 Pexels

本月早些时候,热带风暴“伊赛亚斯”横扫美国东海岸,导致超过两百万人断电。一些地区的停电持续了好几天。在康涅狄格州,风暴过后一周,仍有超过 4,000 名用户断电。

随着气候变化加剧和基础设施的不断老化,此类停电可能会变得更加频繁。近几十年来,停电事件呈上升趋势,公用事业公司可能已准备不足,无法应对应对日益恶化的天气事件和升级陈旧设施的双重挑战。

美国最古老的输电线路可追溯到 19 世纪 80 年代,而当今电网的大部分建于 20 世纪 50 年代和 60 年代,设计寿命为 50 年。加州大学伯克利分校的电气工程师 Alexandra von Meier 表示,几十年前建造这些电线杆、电线和变压器时,该系统最初是过度设计的,预计需求会不断增长。但现在,它已接近容量,旧设备也开始出现故障。

然而,关于问题有多严重的估计各不相同。根据《气候中心》(Climate Central) 的一项分析,从 20 世纪 80 年代中期到 2012 年,重大停电(影响超过 50,000 户家庭或企业)的发生频率增加了十倍。从 2003 年到 2012 年,与天气相关的停电事件增加了一倍。美国土木工程师学会 (American Society of Civil Engineers) 在 2017 年的一份报告中称,2015 年共有3,571 次停电,平均持续时间为 49 分钟。美国能源信息署 (U.S. Energy Administration) 报告称,2016 年,平均每位公用事业用户经历 1.3 次停电,总停电时间平均为四小时。布法罗大学 (University of Buffalo) 能源韧性领域的土木工程师 Sayanti Mukherjee 表示,这些估计数字差异的原因可能部分在于私营公用事业公司倾向于保守地共享数据。“如果你进行详细分析,你会发现所有这些来源都是不同的,”她说。“存在很大的差异。”

一项分析显示,美国的停电次数比任何其他发达国家都多。明尼苏达大学 (University of Minnesota) 的电气与计算机工程师 Massoud Amin 的研究发现,居住在美国中西部地区的人们每年平均停电 92 分钟,而日本每年只有 4 分钟的停电时间。在Galvin Electricity Initiative 的比较中,美国平均每位公用事业用户的停电时间比其他八个工业化国家都要长。

除此之外,公用事业公司在进行关键维护方面进展缓慢,更不用说升级其系统了。树木是导致大多数停电的原因:强风将树枝吹向电线。在森林地区,公用事业供应商有责任修剪树枝,以免在有风和暴风雨的天气中构成危险。这看似简单,但如果植被茂密,这可能是一项艰巨的任务。德州农工大学 (Texas A&M University) 的电气工程师 B. Don Russell 表示,在林区,“(电力公用事业公司)最大的成本是树木维护。”

大多数美国人——约 68%——的电力来自由投资者拥有的公用事业公司管理的配电系统。本质上,投资者拥有的公用事业公司既要对客户负责,也要对股东负责。虽然客户可能优先考虑可靠的电力供应,这需要昂贵的新设备,但股东通常对利润感兴趣。这意味着公司可能会尽可能推迟更换设备。“这是一个私营行业,”Mukherjee 说。“所以除了关心客户,他们还追求利润……因此他们试图尽可能延长(设备)的使用寿命。”

一些人还认为,公司倾向于优先考虑投资者而非客户。“总的来说,公用事业公司是追求利润的实体,它们被授予了垄断权,”佛罗里达新学院 (New College of Florida) 的环境经济学家 Mark Paul 说。“我们一次又一次地看到,公用事业公司实际上向用户收取维护费用,然后推迟维护。相反,它们优先考虑股东股息。” Paul 举了一个例子:太平洋燃气电力公司 (Pacific Gas & Electric),为北加州大部分地区提供服务。今年早些时候,在监管机构发现 2018 年坎普大火是由其维护不善的设备引起后,PG&E承认了 84 项过失杀人罪。Paul 说:“这直接归因于未能进行适当的维护。”

如果现在进行基本维护已经很困难,那么未来几年情况只会变得更糟。大西洋上今年可能出现比“正常”年份多一倍的飓风,而我们异常炎热的夏天可能会助长西部地区严重的火灾(截至周一,科罗拉多州已有超过 125,000 英亩的土地在燃烧);根据 8 月 1 日的国家跨部门消防中心 (National Interagency Fire Center) 的火灾展望,大盆地、加州、太平洋西北地区和北部落基山脉地区火灾风险很高。气候变化的影响因地区或年份而异,但总的来说,我们可以预计野火和风暴等极端天气将变得更加剧烈,给本已脆弱不堪的电网带来更大的扰乱潜力(以及许多其他影响)。Von Meier 说:“我们变得更加脆弱了。未来几十年的气候变化将产生深远的影响。”

然而,升级系统并非易事。根据美国能源部的数据,美国的电力系统是地球上最大的机器

在容易发生强风和火灾的地区,将电线埋入地下,即所谓的电网“加固”,可以大有作为。一些公用事业公司正在为此目标努力;在南加州,圣地亚哥燃气电力公司 (San Diego Gas & Electric)已开始在火灾高风险地区埋设电线。但这项成本不菲。根据PG&E 的估计,在城市地区将架空线路改为地下线路的成本为每英里 300 万美元,而在人口密度较低的地区为每英里 100 万美元。Mukherjee 说:“地下化电网系统成本非常高,这就是为什么公用事业公司不愿意这样做。” 因此,实施此类升级可能需要政府与公司合作,并开发方法来抵消这些高昂的前期成本。

但仅仅做好更好的监控也能大有帮助。Russell 说:“我们需要提高态势感知和监控能力。大多数系统是在发生故障后才做出反应……现在已经开发出能够更深层次地检测故障的系统。”在他的研究中,他一直致力于开发基于算法的监控系统,这些系统可以有效地监测电力电路中的异常模式。这种监控可以在组件损坏并导致停电之前就捕获到它。Russell 说,一些私营公用事业公司已经开始实施这种监控。

微电网也可能是解决方案的一部分。这些系统由分布式电源供电,例如太阳能电池板或柴油发电机,当主电网断电时,它们可以为本地网络提供电力。根据美国土木工程师学会的说法,“本地解决方案,如分布式发电和具有韧性的微电网,可能提供比主要系统投资更低成本的替代方案,尤其是在面临严重天气或其他自然灾害高风险的地区。” Von Meier 补充说,微电网还可以帮助在主电网遭受网络攻击时保持电力供应。但这并非完美解决方案。Paul 说:“当你考虑(微电网)对哪些人群最容易获得时,往往是高收入消费者。这是未能解决一个更广泛的问题。”

Paul 设想的是一种更系统层面的变革。其中一部分是加强负责监管私营公用事业公司的政府机构——公共事业委员会。虽然包括欧洲国家和新西兰在内的许多国家在国家层面监管电力分配,但在美国,这项任务由州和地方实体拼凑而成。Paul 说,这些委员会受到游说活动的高度影响。“关闭旋转门是至关重要的。”对私营电力供应商不满的城市也可以建立自己的公用事业公司,为居民提供公共选择。这反过来会给私营公用事业公司带来压力,要求它们做得更好,因为它们可能会失去客户。

从长远来看,升级电力设施的高昂成本可能值得。例如,在地下埋设电线方面,Mukherjee 表示,这些投资将在 30 年内通过避免大规模停电的经济成本而获得回报。虽然电力供应超过 99% 的时间正常,但突发停电每年仍造成至少 1500 亿美元的损失。也许是时候升级这个老化的系统了。

 

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