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美国得州大停电:谁在这场灾难中力挽狂澜

日期:2021-02-26    来源:红星深度  作者:林容

国际电力网

2021
02/26
09:41
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关键词: 得州电网 美国电力市场 风电产业

近日,美国得州上演了一场宛若灾难大片《后天》的寒潮危机。这一切始于2月13日开始的一场冬季风暴。风暴导致得州气温直降至1989年以来最低温,严寒导致大规模断水断电,死亡人数已超80人,而完整数据尚需数月才可得知。

一场寒潮差点造成全州彻底停电,现代文明竟如此脆弱,问题出在哪里?很多人迅速责怪以风能为代表的可再生能源,而可再生能源的拥护者则迅速站出来维护。众多四处流传的、甚至互相矛盾的说法中,什么才是真相?得州大停电到底是“谁的锅”?到底是哪种能源在危机时刻力挽狂澜,哪些能源则基本不见踪迹?

更重要的是,“得州危机”对我们来说并不那么遥远,也不那么罕见。专家们警告,在气候变化的大趋势下,极端天气将越来越频繁。下一场“得州危机”不一定在哪里,那这场危机能给我们什么启示?

风力发电:千夫所指成“背锅侠”

得州当地媒体Texas Tribune报道称,2月16日,州内一些保守派政客就批评称,都怪得州太过依赖可再生能源。

在寒潮中,没有防冻准备的风力发电机涡轮被冻住,导致风力发电产能大幅削弱。共和党众议员丹·克伦肖在社交媒体上批评称,这就是“你强迫电网部分依赖风力发电作为电力来源会发生的事。”

而得州农业部部长西德·米勒也在脸书上发文,呼吁道“永远也不要在得州再多建一个风力发电机”,指控称“这些丑陋的风力发电机就是我们现在正经历的大停电的主要原因之一”。他还称其为“不好看又没用的、抢夺能源的奥巴马时代丰碑”,讥讽道“它们至少向我们展示了傻子住在哪里。”

而美国清洁电力协会CEO海瑟·泽查尔则反驳称,清洁能源反对者试图将得州电网的断电转嫁到系统里的其他地方,其目的是减缓朝着“一个使用清洁能源的未来过渡的步伐”。

海瑟批评道:“看这些不管天晴雨雪都在攻击清洁能源的反对派参与这种政治化的机会主义的戏码,误导美国民众,推进他们的跟恢复得州电力无关的计划,真是很丢人。”

实际上,风力发电在冬季本来就仅占得州发电计划中的一小部分而已。据该州电网监管机构得州电力可靠性委员会(ERCOT)此前预计,得州电网的80%的产能依靠的是天然气、煤炭和核能等燃料能源,而风力发电在冬季的产能仅占发电计划的7%。

这意味着,即便风力发电的产能完全损失,这7%也不足以造成整个系统的失败。换句话说,风力发电是不靠谱,但它一向都不靠谱,得州电网原本就没有指望依靠它。

风能等间歇性可再生能源在危机中的不可靠,已经在明尼苏达州、加州和澳大利亚南部的危机中显现过,只是如今又轮到了得州而已。

谁是这场灾难中的“撑场王”

在各方攻讦中,智库、公共政策组织美国试验中心(Center of the American Experiment)的一篇文章则直接让数据来说话。

跟传统的发电能源不同,太阳能和风能在一天中的某些时段可能效率极高,某些状况下又会极低。为此,专家从各种能源的效率最高和最低的小时的容量系数来分析优劣。

从2月15日凌晨3点到17日上午12点期间的数据显示,风能效率最高的小时里,其容量系数可达91%,仅次于核能(高达100%),但在效率最低的小时里,其容量系数仅2%。在危机期间,占了整个得州电网产能近21%的风能,81%的产能都处于休眠状态。与之对照的是,其他所有能源的产能都至少发挥了40%。而且,风力发电的产能损失从15日到17日呈逐日递增,为15千兆瓦(GW)、16千兆瓦(GW)到18千兆瓦(GW)。

从危机期间的依靠度、效率最高和最低时段的容量系数评级,风能在这三个维度的评级均为F,成为危机中无可争议的最不可靠的能源。但鉴于前述风能在得州电网产能中的较小份额,它却并不是这场危机中断电的主要原因。

而根据这个评级体系,核电才是危机中最为稳定可靠的能源,而且在每个维度上都跑赢其他能源很多。因此,核电才是危机时刻最可靠的那一匹黑马、真正的“撑场王”。但可惜的是,核电仅占得州电网产能的不到4%,仅5400兆瓦(MW)。

专家总结道,风能不是“祸首”,但即便有更多的风能发电机,这场危机也不会有多大变化。如果得州建了更多核电站,这场寒潮的影响就可能不同了。

这个评级还有一个启示:间歇性的可再生能源并不是极端天气下解决能源危机的答案,为了保证电力供应,燃料为基础的发电能源才是必不可少。

天然气发电在天然气州“掉链子”

根据美国能源信息署(EIA)数据,得州能源危机期间,供电能力排名前三的核能、煤炭和天然气全是基于燃料的发电来源,三者总计提供了整个电网91%的电力。从2月15日凌晨3点到17日上午12点期间的数据显示,各种电力来源的平均小时容量系数排名前三的分别是核能(76%)、煤炭(39%)和天然气(38%)。

然而,除开“黑马”核电,天然气和煤炭能算支撑得州电网,救州有功吗?

根据评级,煤炭和天然气的可靠性表现不如核电,但其评级均过了C,不如核电,但远超风能。最重要的是,得州天然气发电产能超过77千兆瓦(GW),煤炭发电产能近20千兆瓦(GW)。因此,C级表现力依然让这两者成了危机期间最大的电力来源。

“得州是一个天然气州。”得克萨斯大学奥斯汀分校能源资源教授迈克·韦伯指出,尽管得州整个能源市场都在被责怪,但天然气才是最值得注意的、产能比平常大幅下降的发电方式。韦伯指出,天然气发电“在以最让人叹为观止的程度失败。”

而ERCOT高级主任丹·伍德芬也持类似观点。他告诉记者,很大一部分产能的丧失“主要是因为天然气系统的问题”。得州这次冰封断电,最大问题在于极度低温导致天然气管线急冻,生产作业中断所致。

数据显示,2月15日早上,得州电网失去约45千兆瓦(GW)产能,其中30千兆瓦都是以天然气为主的基于燃料的发电来源。

为此,危机期间撑场的是它,“掉链子”的其实也是它。

天灾还加人祸 电网监管机构5人引咎辞职

这场得州大停电,简单来说就是一个供需问题。

通常,得州电力足以满足需求。当这场罕见的寒潮来临,居民取暖导致用电需求剧增的同时,能源供应方也遭遇了寒潮带来的诸多问题。严寒天气冻住了天然气井,堵塞了管道,冻住了煤堆,严重影响了其产能。

据英国消息,ERCOT首席执行官比尔·麦格尼斯告诉记者称,得州离彻底停电仅剩下,若不是数秒,也只有数分钟时间。于是,2月15日,ERCOT为了将需求限制在产能供给能力内,进行了轮流拉闸限电。

从理论上来说,得州民众应该只面临有控制的、短期的停电。但现实状况是,很多人连续断电数天。ERCOT回应称,那是因为一些人生活在设备受损的区域,一些人生活在断电和恢复供电都需要手动操作的地区,而寒潮无疑影响了人的出行、操作等,还有人则是因其电力供应零售商没向其提供电力。

据英国媒体消息,ERCOT被州长批评失职,其总计16人的委员会里包括主席莎莉·塔尔贝格和另四名委员在内,已有共计5人会在当地时间24日辞职。此外,一些委员住在州外的消息引发了民众愤怒,ERCOT甚至从官网上撤下了委员们的信息,称他们受到了骚扰和威胁。该州一名立法官员表示,委员们“没有共患难却在替我们做决定,这是不可接受的”,考虑立法禁止非得州居民加入委员会。

然而,令人忧虑的是,这样的危机并不是一生难得一遇的事件。接下来,美国将会遭遇越来越多的极端天气。这意味着用电需求会因此更为频繁地起起落落,并因此造成越来越多的此类致死性大停电危机。

为此,专家们呼吁,美国应该建立起能从类似灾难中迅速恢复的强劲电网。但在这个目标实现以前,美国日渐老旧的电网将继续接受极端天气的考验,而那些最容易受害的人群则将继续为此付出生命的代价。


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