美國大斷電對電網(wǎng)改革有何啟示

田思奇

極端嚴(yán)寒天氣從2月14日開始襲擊了美國中部和南部，位于南部的德克薩斯州也未能幸免。漫天飛雪之下，德州氣溫創(chuàng)數(shù)十年來最低水平，數(shù)百萬居民斷電斷暖，超20人因取暖用火或交通事故意外身亡。美聯(lián)社15日稱，由于低溫導(dǎo)致用電需求暴增，該州超400萬人遭遇停電。得州電力可靠性委員會一名官員表示，此次天氣是“史無前例的”。停電還影響了休斯敦一個存儲了8000劑新冠疫苗的設(shè)施，當(dāng)?shù)匦l(wèi)生官員正在緊急尋找疫苗接種者，以免造成疫苗浪費(fèi)。

在極度依賴電力的現(xiàn)代社會，斷電讓民眾難以維持最基本的日常生活。身為能源豐富的美國GDP第二大州，德克薩斯卻正經(jīng)歷這般窘境。截至2月17日當(dāng)?shù)厝杂谐^300萬民眾無法用電。出于政治考量，兩黨迅速將德州斷電歸咎于不同的對象。而在拜登政府渴望讓全美向可再生能源轉(zhuǎn)型來應(yīng)對氣候變化之時(shí)，德州寒潮斷電還為改革提供了更明確的方向。

斷電發(fā)生后，共和黨人立刻指責(zé)道，大力發(fā)展可再生能源、，摒棄煤炭等傳統(tǒng)能源，就是斷電的根本原因。特朗普政府的能源部長丹·布勞萊特對彭博TV 表示，德州斷電證明意味關(guān)閉煤炭、天然氣和核電站是危險(xiǎn)的舉動，這些電力站更加穩(wěn)定。“我們轉(zhuǎn)而采用更間歇性的，坦白說也是更不可靠的風(fēng)能和太陽能能源?！辈紕谌R特說，“我們必須正視這個問題，就美國的可再生能源進(jìn)行坦誠的討論?！?/p>

德州的電網(wǎng)運(yùn)營商——電力可靠性委員會（ERCOT）數(shù)據(jù)顯示，2020年德克薩斯州40%的電力來自天然氣，風(fēng)力發(fā)電以23%的份額位居第二，煤炭（18%）和核能（11%）緊隨其后，太陽能占比2%。

《華爾街日報(bào)》社論也指出，過去10年里，足以為6000萬戶美國家庭供電的煤炭設(shè)施停止運(yùn)營，還有許多核電站計(jì)劃關(guān)閉。民主黨和共和黨政客都在推動對可再生能源的補(bǔ)貼，然而德州正在發(fā)生的一切暴露出可再生能源的局限性?！帮L(fēng)力渦輪機(jī)被凍上了，太陽能也毫無用處。”堪薩斯州參議員邁克·湯普森在Facebook 上寫道“這就是可再生能源擴(kuò)張很危險(xiǎn)的原因。”

但也有美媒指出，上述說法有失偏頗。風(fēng)力發(fā)電在寒冬時(shí)節(jié)本身就只占德州發(fā)電量的7%，天然氣才是最主要的發(fā)電來源，也在電力短缺中占據(jù)一大部分，主要原因是管道在嚴(yán)寒中凍結(jié)。煤炭和核電站的產(chǎn)量也有所下降。德州電力可靠性委員會稱，截至17日全州仍有4.6萬兆瓦的電力被切斷，其中2.8萬兆瓦來自天然氣、煤炭和核電站，1.8萬兆瓦來自風(fēng)能和太陽能。

民主黨眾議員奧卡西奧-科爾特斯（AOC）認(rèn)為，德州對基礎(chǔ)設(shè)施投資薄弱，氣候變化的反對者擔(dān)當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)人，因此對災(zāi)難事件準(zhǔn)備不充足，才導(dǎo)致如今的局面。以激進(jìn)派觀點(diǎn)著稱的奧卡西奧-科爾特斯曾在2019年提出“綠色新政”，呼吁到2030年讓美國實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。她在推特上寫道：“德克薩斯州的基礎(chǔ)設(shè)施故障實(shí)際上是不遵循綠色新政時(shí)就會發(fā)生的事情?！?/p>

德克薩斯的斷電事件還存在一大特殊性：這里是美國本土唯一電網(wǎng)獨(dú)立的州。美國本土48州大致分為三大電網(wǎng)系統(tǒng)管轄：美國東部聯(lián)合電網(wǎng)、西部聯(lián)合電網(wǎng)，以及獨(dú)立的德州電網(wǎng)，覆蓋德克薩斯絕大部分區(qū)域。這片土地在歷史上曾屬于墨西哥，后成立德克薩斯共和國，直到1845年加入美國成為一個州。時(shí)至今日德克薩斯州內(nèi)依然存在脫離美國獨(dú)立的呼聲。

為了不讓聯(lián)邦政府的監(jiān)管過度干預(yù)德州，因此德州擁有獨(dú)立的電網(wǎng)運(yùn)營商——電力可靠性委員會，只受本州公用事業(yè)委員會和州立法機(jī)構(gòu)監(jiān)督。但這也意味著如果電力出現(xiàn)故障，德克薩斯無法直接從東部或西部電網(wǎng)借電。

在當(dāng)?shù)刈杂傻呐l(fā)電力市場，能源供需失衡也導(dǎo)致實(shí)時(shí)批發(fā)市場價(jià)格攀升至9000美元，而平日里價(jià)格不到100美元。管制松散的市場帶來了顯而易見的好處：便宜?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》指出，對于消費(fèi)者來說，該州的平均電價(jià)為每千瓦時(shí)8.6美分，比全美平均水平低約五分之一，是加利福尼亞州的一半。

德克薩斯也不要求“容量市場”，即為需求激增時(shí)預(yù)留額外的電力。極端嚴(yán)寒天氣也很少見，電力公司更不會花大筆投資讓設(shè)備“越冬”。加強(qiáng)發(fā)電設(shè)施的彈性意味著消費(fèi)者要支付更多。正如喬治亞理工學(xué)院土木與環(huán)境工程助理教授艾米莉·格魯伯特所說，斷電并非可再生能源比例大小的問題，而是電力系統(tǒng)的問題。格魯伯特在推特上寫道：“我們要明確的是：今天發(fā)生的電網(wǎng)故障表明現(xiàn)有（基于化石能源）的系統(tǒng)也無法處理這些情況”，“任何電力系統(tǒng)都需要進(jìn)行大規(guī)模的適應(yīng)性改進(jìn)?！?/p>

德克薩斯當(dāng)?shù)貙＜艺J(rèn)為，電網(wǎng)互聯(lián)互通，改善傳輸與儲存是避免未來電力危機(jī)的發(fā)展方向。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校副研究員約書亞·羅茲表示，德州16日有400多萬人斷電，但美國有些地區(qū)電力過剩、電價(jià)低廉，那里應(yīng)該把電力輸送給德州急需電力的地區(qū)。德克薩斯農(nóng)工大學(xué)電氣工程教授查南·辛格也對美國媒體VOX 表示：“在這種情況下，互聯(lián)互通會對德州電力可靠性委員會有所幫助。”

清潔能源企業(yè)協(xié)會高級能源經(jīng)濟(jì)（Advanced Energy Economy）董事總經(jīng)理杰夫·丹尼斯對彭博新聞社表示，政府應(yīng)該鼓勵建立更多傳輸設(shè)施，將資源轉(zhuǎn)移到需要的地方，建設(shè)更多高壓電線在全美范圍內(nèi)輸電。美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室2020年的互聯(lián)互通研究發(fā)現(xiàn)，在全美范圍內(nèi)建設(shè)高壓輸電網(wǎng)絡(luò)所節(jié)省的成本將超過建設(shè)該網(wǎng)絡(luò)所需的投資。

研究機(jī)構(gòu)氣候中心（Climate Central）對美國停電數(shù)據(jù)的分析顯示，自2000年以來極端天氣事件導(dǎo)致的美國重大停電事故增加67%，而氣候變化廣泛被認(rèn)為是極端天氣變得更加頻繁的原因，也是拜登政府列出的美國“四大危機(jī)”之一，與經(jīng)濟(jì)困境、新冠疫情和種族不公并列。

按照帶領(lǐng)美國轉(zhuǎn)型可再生能源的規(guī)劃，拜登政府將對美國電網(wǎng)進(jìn)行“歷史性投資”，其中包括改善電力傳輸和儲存系統(tǒng)，使其在氣候變化引發(fā)的極端天氣中更具彈性。到目前為止，上任即將滿一個月的拜登已簽署一系列旨在應(yīng)對氣候變化的指令，包括暫停聯(lián)邦土地石油租約、重新加入巴黎氣候協(xié)定、取消對化石燃料行業(yè)的補(bǔ)貼、吊銷Keystone XL 管道許可、將政府車隊(duì)轉(zhuǎn)換為電動汽車等。

相關(guān)評論

據(jù)PowerOutage.US 網(wǎng)站的信息，截至北京時(shí)間19日上午，共有7個州發(fā)生大面積停電，其中最嚴(yán)重的得克薩斯州仍有超過28萬戶停電。在同樣位于南部的密西西比州，因18日的大雪和冰凍天氣損壞電網(wǎng)，也有超過11萬戶停電。

對于這次德克薩斯暴雪，媒體在報(bào)道時(shí)基本用的都是“百年一遇”或是“歷史性的”，鑒于不是氣象學(xué)專家，無法判斷這一點(diǎn)的真?zhèn)?，因此不予評價(jià)。但從路面積雪照片和設(shè)備結(jié)冰照上看，這次暴雪對于電氣設(shè)備這種很多都需要天然裸露的裝置，其影響都是令人崩潰級別的，發(fā)生覆冰/積雪倒塌、線路偷跳、設(shè)備故障都不奇怪。

德克薩斯州有著莫名其妙的獨(dú)立文化，不僅是形態(tài)意識上的，而且已經(jīng)逐漸延伸到德州的各個領(lǐng)域。當(dāng)?shù)厝祟H有以此為榮的感覺，德州電網(wǎng)ERCOT也是一個實(shí)質(zhì)意義上的獨(dú)立電網(wǎng)，它這種獨(dú)立體現(xiàn)在兩個方面，一是物理上的獨(dú)立，它與州外的區(qū)域都是電氣弱聯(lián)系，而且是直流弱連，與周邊區(qū)域是非同步的，別人想給它送電都沒門。二是市場化體系上的獨(dú)立，跨區(qū)交易量約等于0不說，德克薩斯電力現(xiàn)貨市場采用的是分區(qū)邊際電價(jià)，而PJM（賓新馬電網(wǎng)）等區(qū)域采用的是節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)……這里面的不兼容問題，即使物理通道沒問題，交易上的矛盾也會很多，當(dāng)然德克薩斯也不覺得這是問題，反正就是要獨(dú)立。

簡單的說，德克薩斯作為一個美國州，這點(diǎn)跨州潮流交換能力，比山東德州下屬縣份還不如……不但如此，線路上的實(shí)際潮流常年約等于0，那個線路修起來基本就是擺設(shè)，不知道有什么作用。德克薩斯基本是不從其他州買電的。

德克薩斯是一個新能源大州，新能源出力接近總出力的四分之一到三分之一之間，從電量上看，其實(shí)這已經(jīng)是一個很不錯的數(shù)字了，遠(yuǎn)高于我國很多省份。但風(fēng)機(jī)、光伏板的抗災(zāi)能力都不行，這不是設(shè)備質(zhì)量問題，這是人類科技樹問題。一般而言，都是通過配置冗余備用來解決。西方對于冗余備用的配置，向來都是以市場為導(dǎo)向，這種方式在正常情況下是極為高效的，但是在極端情況下就露出了它的短板。什么意思呢，說得太專業(yè)沒有意義，給大家舉個形象的例子：

你們學(xué)校一層樓廁所就五個坑，早上不夠用要多建，但如果是建多了，除了早上用用其它時(shí)候都是閑著，明顯很不劃算。如何決定該多修建幾個廁所呢？這個問題對于我們而言好解決，畢竟基建的事情，我們算賬算得不是很細(xì)，多了就多了。但是市場的力量可不得了，為了收回投資，一測算發(fā)現(xiàn)新建的廁所因?yàn)槠綍r(shí)不用，早上5塊錢一次才能收回成本，于是先建了一個，如果盈利超預(yù)期就繼續(xù)建，如果盈利不及預(yù)期就直接退了，讓學(xué)生們學(xué)會憋屎。這樣一來二去，市場雖然出清了，但出清的代價(jià)是學(xué)生們憋屎能力到了極限。

某一天，學(xué)校早餐的豆?jié){沒熱熟，有一部分學(xué)生鬧肚子了（不需要全部，一小部分就夠了），于是校園廁所發(fā)生了擠兌，出現(xiàn)了隨地大小便的現(xiàn)象……以上的這個情況，用專業(yè)的話來說叫做：市場化備用及市場化調(diào)峰下災(zāi)害應(yīng)對能力不足。這也是本次德克薩斯大面積受災(zāi)停電的主因。

設(shè)備老化、技術(shù)不行啥的，德克薩斯有這樣的情況但不普遍，把它當(dāng)主因有點(diǎn)黑過頭了。美國是個很好的對手，我們自己不要犯錯。