美國得州大停電:誰在這場災難中力挽狂瀾

時間:2021-02-26

↑2月15日得州大雪覆蓋,遭遇極端嚴寒 路透社

近日,美國得州上演了一場宛若災難大片《後天》的寒潮危機。這一切始於2月13日開始的一場冬季風暴。風暴導致得州氣溫直降至1989年以來最低溫,嚴寒導致大規模斷水斷電,死亡人數已超80人,而完整數據尚需數月才可得知。

一場寒潮差點造成全州徹底停電,現代文明竟如此脆弱,問題出在哪裡?很多人迅速責怪以風能為代表的可再生能源,而可再生能源的擁護者則迅速站出來維護。眾多四處流傳的、甚至互相矛盾的說法中,什麼才是真相?得州大停電到底是“誰的鍋”?到底是哪種能源在危機時刻力挽狂瀾,哪些能源則基本不見蹤跡?

更重要的是,“得州危機”對我們來說並不那麼遙遠,也不那麼罕見。專家們警告,在氣候變化的大趨勢下,極端天氣將越來越頻繁。下一場“得州危機”不一定在哪裡,那這場危機能給我們什麼啟示?

風力發電:千夫所指成“背鍋俠”

得州當地媒體Texas Tribune報道稱,2月16日,州內一些保守派政客就批評稱,都怪得州太過依賴可再生能源。

在寒潮中,沒有防凍準備的風力發電機渦輪被凍住,導致風力發電產能大幅削弱。共和黨眾議員丹·克倫肖在社交媒體上批評稱,這就是“你強迫電網部分依賴風力發電作為電力來源會發生的事。”

↑北極渦旋系統在2021年2月中旬南下,使美國很多地方出現了罕見的嚴寒天氣

而得州農業部部長西德·米勒也在臉書上發文,呼籲道“永遠也不要在得州再多建一個風力發電機”,指控稱“這些醜陋的風力發電機就是我們現在正經歷的大停電的主要原因之一”。他還稱其為“不好看又沒用的、搶奪能源的奧巴馬時代豐碑”,譏諷道“它們至少向我們展示了傻子住在哪裡。”

而美國清潔電力協會CEO海瑟·澤查爾則反駁稱,清潔能源反對者試圖將得州電網的斷電轉嫁到系統裡的其他地方,其目的是減緩朝著“一個使用清潔能源的未來過渡的步伐”。

海瑟批評道:“看這些不管天晴雨雪都在攻擊清潔能源的反對派參與這種政治化的機會主義的戲碼,誤導美國民眾,推進他們的跟恢復得州電力無關的計劃,真是很丟人。”

實際上,風力發電在冬季本來就僅佔得州發電計劃中的一小部分而已。據該州電網監管機構得州電力可靠性委員會(ERCOT)此前預計,得州電網的80%的產能依靠的是天然氣、煤炭和核能等燃料能源,而風力發電在冬季的產能僅佔發電計劃的7%。

↑效率最低時段的容量係數評級 圖據美國試驗中心

這意味著,即便風力發電的產能完全損失,這7%也不足以造成整個系統的失敗。換句話說,風力發電是不靠譜,但它一向都不靠譜,得州電網原本就沒有指望依靠它。

風能等間歇性可再生能源在危機中的不可靠,已經在明尼蘇達州、加州和澳大利亞南部的危機中顯現過,只是如今又輪到了得州而已。

誰是這場災難中的“撐場王”

在各方攻訐中,智庫、公共政策組織美國試驗中心(Center of the American Experiment)的一篇文章則直接讓數據來說話。

跟傳統的發電能源不同,太陽能和風能在一天中的某些時段可能效率極高,某些狀況下又會極低。為此,專家從各種能源的效率最高和最低的小時的容量係數來分析優劣。

從2月15日凌晨3點到17日上午12點期間的數據顯示,風能效率最高的小時裡,其容量係數可達91%,僅次於核能(高達100%),但在效率最低的小時裡,其容量係數僅2%。在危機期間,佔了整個得州電網產能近21%的風能,81%的產能都處於休眠狀態。與之對照的是,其他所有能源的產能都至少發揮了40%。而且,風力發電的產能損失從15日到17日呈逐日遞增,為15千兆瓦(GW)、16千兆瓦(GW)到18千兆瓦(GW)。

↑據危機期間產能可靠度評級 圖據美國試驗中心

從危機期間的依靠度、效率最高和最低時段的容量係數評級,風能在這三個維度的評級均為F,成為危機中無可爭議的最不可靠的能源。但鑑於前述風能在得州電網產能中的較小份額,它卻並不是這場危機中斷電的主要原因。

而根據這個評級體系,核電才是危機中最為穩定可靠的能源,而且在每個維度上都跑贏其他能源很多。因此,核電才是危機時刻最可靠的那一匹黑馬、真正的“撐場王”。但可惜的是,核電僅佔得州電網產能的不到4%,僅5400兆瓦(MW)。

專家總結道,風能不是“禍首”,但即便有更多的風能發電機,這場危機也不會有多大變化。如果得州建了更多核電站,這場寒潮的影響就可能不同了。

這個評級還有一個啟示:間歇性的可再生能源並不是極端天氣下解決能源危機的答案,為了保證電力供應,燃料為基礎的發電能源才是必不可少。

天然氣發電在天然氣州“掉鏈子”

根據美國能源信息署(EIA)數據,得州能源危機期間,供電能力排名前三的核能、煤炭和天然氣全是基於燃料的發電來源,三者總計提供了整個電網91%的電力。從2月15日凌晨3點到17日上午12點期間的數據顯示,各種電力來源的平均小時容量係數排名前三的分別是核能(76%)、煤炭(39%)和天然氣(38%)。

然而,除開“黑馬”核電,天然氣和煤炭能算支撐得州電網,救州有功嗎?

↑危機期間供電貢獻 圖據美國試驗中心

根據評級,煤炭和天然氣的可靠性表現不如核電,但其評級均過了C,不如核電,但遠超風能。最重要的是,得州天然氣發電產能超過77千兆瓦(GW),煤炭發電產能近20千兆瓦(GW)。因此,C級表現力依然讓這兩者成了危機期間最大的電力來源。

“得州是一個天然氣州。”得克薩斯大學奧斯汀分校能源資源教授邁克·韋伯指出,儘管得州整個能源市場都在被責怪,但天然氣才是最值得注意的、產能比平常大幅下降的發電方式。韋伯指出,天然氣發電“在以最讓人歎為觀止的程度失敗。”

而ERCOT高級主任丹·伍德芬也持類似觀點。他告訴記者,很大一部分產能的喪失“主要是因為天然氣系統的問題”。得州這次冰封斷電,最大問題在於極度低溫導致天然氣管線急凍,生產作業中斷所致。

數據顯示,2月15日早上,得州電網失去約45千兆瓦(GW)產能,其中30千兆瓦都是以天然氣為主的基於燃料的發電來源。

為此,危機期間撐場的是它,“掉鏈子”的其實也是它。

天災還加人禍 電網監管機構5人引咎辭職

這場得州大停電,簡單來說就是一個供需問題。

通常,得州電力足以滿足需求。當這場罕見的寒潮來臨,居民取暖導致用電需求劇增的同時,能源供應方也遭遇了寒潮帶來的諸多問題。嚴寒天氣凍住了天然氣井,堵塞了管道,凍住了煤堆,嚴重影響了其產能。

↑得州電網獨立於東、西電網之外,無外援可用 圖據《衛報》

據英國《衛報》消息,ERCOT首席執行官比爾·麥格尼斯告訴《達拉斯晨報》稱,得州離徹底停電僅剩下,若不是數秒,也只有數分鐘時間。於是,2月15日,ERCOT為了將需求限制在產能供給能力內,進行了輪流拉閘限電。

從理論上來說,得州民眾應該只面臨有控制的、短期的停電。但現實狀況是,很多人連續斷電數天。ERCOT迴應稱,那是因為一些人生活在設備受損的區域,一些人生活在斷電和恢復供電都需要手動操作的地區,而寒潮無疑影響了人的出行、操作等,還有人則是因其電力供應零售商沒向其提供電力。

↑ERCOT下令執行輪流拉閘限電後,得州電力的供需變化表

據《紐約時報》消息,ERCOT被州長批評失職,其總計16人的委員會裡包括主席莎莉·塔爾貝格和另四名委員在內,已有共計5人會在當地時間24日辭職。此外,一些委員住在州外的消息引發了民眾憤怒,ERCOT甚至從官網上撤下了委員們的信息,稱他們受到了騷擾和威脅。該州一名立法官員表示,委員們“沒有共患難卻在替我們做決定,這是不可接受的”,考慮立法禁止非得州居民加入委員會。

然而,令人憂慮的是,這樣的危機並不是一生難得一遇的事件。接下來,美國將會遭遇越來越多的極端天氣。這意味著用電需求會因此更為頻繁地起起落落,並因此造成越來越多的此類致死性大停電危機。

為此,專家們呼籲,美國應該建立起能從類似災難中迅速恢復的強勁電網。但在這個目標實現以前,美國日漸老舊的電網將繼續接受極端天氣的考驗,而那些最容易受害的人群則將繼續為此付出生命的代價。

紅星新聞記者 林容

編輯 張尋

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