塞缪尔·莫尔斯(Samuel Morse)新启用的电报线路上传输的第一条信息问道:“上帝创造了什么?” 这条于1844年从华盛顿特区发往马里兰州巴尔的摩的电报,通过悬挂在房屋和树木上方木杆上的线路传输,其内容显得颇为贴切。很快,电话线取代了悬挂的电报线,而连接居民与日益增长的电网的输电线路也与之并存。但它们并非普遍受欢迎的选择。起初,人们抱怨公用事业电线杆,也就是后来人们称之为“utility poles”的东西,难看得不合理。如今,人们则认为它们风险过大。
每年,飓风、暴风雪以及各种其他天气事件都会摧毁地表上的公用事业电线杆。沉重的积雪和结冰会折断电线。更常见的情况是,狂风将公用事业电线杆本身吹倒,或者连根拔起附近的树木,将附近的电线一同扯下。
由此造成的停电损失是巨大的。多项分析表明,即使是一个小时的停电也可能让商业和工业设施损失数万美元——而且停电时间往往会更长。在博物馆等专业行业,停电可能意味着艺术品在安全稳定的气候中保存,还是迅速退化的危险环境之间做出选择。正如我们在飓风玛丽亚(Hurricane Maria)袭击波多黎各后所见证的,受损的电网会夺走生命。
因此,许多人主张“地下化”,即将现有的公用事业电线杆从树冠上方移至地下保护性管道。支持者们(随着飓风季的加速,他们似乎越来越活跃)认为此举将确保电网的韧性,即使在像南佛罗里达州这样的飓风多发地区。但佛罗里达大学公共事业研究中心能源研究主任泰德·库里(Ted Kury)表示反对。地下化或许能减少某些地区与飓风相关的停电次数。但这些埋在地下的线路也带来了自身的问题——以及高昂的价格。
成本高昂且无保证的流程
有两种方法可以将电线杆移走,并将公用事业电缆埋入地下。最便宜的方法是露天开挖,即公用事业公司挖开地面,铺设公用事业网络,然后回填沟渠。这通常需要重新规划交通以及对社区通行造成其他重大的(尽管是短期的)改变。
许多市政当局选择定向钻进。定向钻进借鉴了旧的石油和天然气技术,是地下化公用事业的一种侵入性较小——但成本更高——的选择。从固定点出发,安装人员可以操纵管道,在精心规划的、长达数英里的地下通道中穿行,而不会干扰地面活动。
无论哪种情况,悬挂在空中的电线在地下生活前都需要进行一些改造,其中最重要的是绝缘。电力线本质上非常热,因为它们传输着电流。在空气中,这种热量可以消散,但在土壤深处却不行。因此,公用事业公司会用塑料包裹地下电线,并用油等导管将其包围,以防止过热。
这听起来可能很简单——任何人都可以用挖土机完成!——但事实并非如此。根据当地人口密度和地形,地下化可能花费数十亿美元。正如库里去年秋天在《The Conversation》上撰文所写,许多社区在计算了地下化的成本后,认为这不值这个价。例如,在北卡罗来纳州,将全州公用事业地下化的约25年过程将使电价提高125%。该州大部分电力仍架空输送。即使是地下化了一部分公用事业电线的华盛顿特区,也预计花费10亿美元并提高费率。
这还不是唯一的成本。修理地下系统通常比修理架空系统更昂贵。库里说:“当停电时,[公用事业公司]在修复线路之前会面临两个障碍。一是故障识别,二是线路接触。”虽然智能电网技术正在使识别更容易——设备可以准确告知公用事业公司系统中的哪个位置出现了故障——但地下系统的接触仍然受阻。维修通常需要破坏性挖掘,而暴风雪中的冻土或飓风后的洪水只会使情况更加困难。
最终,没有哪个系统能在所有情况下保护电力。在2012年袭击美国东北部的飓风桑迪(Hurricane Sandy)期间,地下电气设备被淹没,而地表公用事业电线杆也被吹倒。“几乎不可能保护电网免受损坏,”库里说。
电网加固的其他进展
那些不想资助大型地下化项目的社区也有其他选择。近年来,许多城市已用耐用的金属框架取代了旧的木质公用事业电线杆。拉线(称为拉线)可以帮助将电线杆固定在地面上。与此同时,库里说,植被管理至关重要。修剪、浇水和为树木接种防虫疫苗可以使它们保持健康,更能抵御风暴。同时,及时清除不稳定的树木可以减少一些古老的橡树在强风拔根时摧毁邻近电力线的可能性。
许多公用事业公司还以独特的方式部署无人机。像Yuneec这样的商用无人机可以缩短客户呼叫的响应时间。在一些公用事业区域,来自无人机的数据被用来与技术人员和客户分享最新信息,内容涵盖从公用事业线路的高度到附近雨水排水系统的功能。在紧急情况下,无人机还可以协助对因风暴而变得难以进入的地点进行空中侦察。
更智能的电网也有助于公用事业公司在问题出现之前就进行处理。库里说,在最近的飓风中,佛罗里达州的电力供应商选择性地关闭了有被淹没或其他损坏风险的变电站,并重新路由能源。希望通过这些主动决策,能够更快地恢复供电,并减少单一故障点影响整个系统的可能性。
最终,这些策略的某种组合可以使电网更具韧性。但库里说,“没有一种通用政策适用于所有人。”每个城市都必须做出适合其居民的决定,同时认识到在与大自然抗衡时,没有任何系统能完美运行。