極端天氣下，拜登如何面對脆弱的電力系統_風聞

本文首發於微信公眾號“海國圖智研究院”

　　原標題：

　　極端天氣下，拜登如何面對脆弱的電力系統

　　本文作者：

　　張杪瑩

　　7月12日，美國國家氣象局（NWS）發佈高温預警，提醒美國西部部分地區市民警惕“前所未有”的高温風險。氣象局稱，自6月1日起至今，全美已有67個氣象站的數據追平或打破了75年來的高温紀錄。極端天氣下，加利福尼亞州、紐約州、得克薩斯州等州的電網系統出現大規模故障，國家電網的承受能力面臨着嚴峻的考驗。

　　早在6月29日，美國中部電力獨立運營商也發佈了最大用電負荷預警，電網運營商預計今年最高負荷將比去年高出5%到50%。危機當前，部分地區主動出台政策減輕電網壓力，例如加州電力監管機構和內華達能源公司發佈節電警報，要求居民通過調整恆温器和減少電器的使用來節約能源，否則為維持電力系統運行可能需要輪流停電。紐約市官員也向居民發送了緊急移動警報，敦促他們節約能源。然而，面對極端天氣下脆弱的電力系統，各州所能採取的措施極為有限，大多州只能選擇倡導減少電器使用或臨時切斷部分地區的電力供給以保證整個電網系統不會崩潰。極端天氣帶來的影響已不容忽視，但美國的電力系統顯然還沒有做好應對準備。面對極端天氣，美國的電力系統緣何不堪重負，拜登政府又能否成功應對電網改革的複雜挑戰，值得深入關注。

　　6月，位於得克薩斯州休斯頓的輸電塔

　　來源：Getty Images

　　極端高温天氣下脆弱的美國電力系統

　　在這場危機中，美國電力系統面對極端高温天氣為何如此不堪一擊？其首要原因在於高温限制了電網所能輸送的能量，並使變壓器更容易發生故障，導致發電廠的效率將大幅降低。但與此同時，酷熱的天氣又會推高能源需求。由於製冷設備的大規模運轉，電網需要源源不斷地供電，造成電網過載甚至斷電。全球變暖更是使美國的極端天氣現象更加普遍，電力系統愈發不堪重負。

　　此外，天災人禍並存對美國多地的電力供應構成了另一重大挑戰，使得電網在這個夏天之前就面臨重壓。天災方面，發電廠往往都需要依靠水來冷卻其系統，因此乾旱缺水極易導致發電廠停運。但受此次極端高温天氣影響，美國西部90%以上的地區遭歷史性嚴重乾旱，湖泊水位下降，河牀乾涸，極大影響了電力系統的正常運轉。美國西部地區電力管理局臨時局長和首席執行官勒博（Tracey LeBeau）稱，在今年的乾旱中，科羅拉多河中較低的水位已經影響到發電和輸電。這一影響在科羅拉多河流域的米德湖表現得尤為明顯，較低的水位已經使米德湖水庫的電力輸出減少了四分之一，且預計還將進一步惡化，一定程度上威脅到亞利桑那州、內華達州和加利福尼亞州的電力供應。除面對極端天氣的承受能力低下外，美國電力系統仍然面臨着老化、輸電線路擁堵等沉痾舊疾。據美國能源部統計顯示，全美有70%的輸電線和變壓器運行年限超過25年，60%的斷路器運行年限超過30年。種種因素疊加，使得單一的故障也將會在超負荷的美國電網中引發災難性的多米諾骨牌效應。

　　6月，因乾旱而水位較低的內華達州米德湖

　　來源：NBC News

　　美國統一電力調度缺位的問題也是此輪大規模電力危機的導火索之一。美國本土的供電主要是由三大彼此相連但獨立運行的電網管轄：東部聯合電網，西部聯合電網，以及得州電網。美國並沒有真正意義上的國家電網，這意味着在極端天氣造成的電力事故發生後，國家一級的電力調度難以做到及時調劑餘缺、相互支援，“孤網”自然也很難轉危為安，這一問題在今年2月的得州大停電中已暴露無遺。如今，在極端高温天氣的負荷下，國家無法統一調配電力，自顧不暇的各州也很少會有電力支援鄰州的意願，最終加劇了電力事故的蔓延。以得州為例，得州電力可靠性委員會（ERCOT）公佈數據顯示，截至7月7日，得州電網在2021年夏季已出現1280次計劃外停電，而在極端天氣到來前的5月，停電次數僅有90次，電網承受能力在冬季之後再次受到重大考驗。

　　拜登改革電力系統舉步維艱

　　近幾個月來，極端天氣多次導致美國電網出現嚴重問題。今年2月，冬季風暴襲擊得克薩斯州，導致近500萬人遭受連續數日斷電的影響。極端天氣平均每年給美國經濟帶來高達330億美元的損失，包括工資補償、庫存受損、生產延遲和電網被破壞帶來的損失等。電網改革迫在眉睫。

　　拜登政府高度重視電力系統的建設，並將目光聚焦於提高電網效力、繼續推廣清潔能源以及改善能源基礎設施的建設之上。7月12日，拜登在訪問威斯康星州拉克羅斯市時稱，“隨着氣候變化誘發的極端天氣事件越來越頻繁，我們需要進行投資，建立一個更有彈性的電網來承載這些電力”。在此之前，拜登也曾在三月和四月分別提出2.3萬億美元的“美國就業計劃”（American Jobs Plan）和超80億美元的改善美國電網的計劃，以提高電力系統的覆蓋範圍、可靠性和麪對災害的韌性。

　　然而，電力系統改革的最大瓶頸是可再生能源的廣泛應用和當下陳舊薄弱的電力基礎設施之間的矛盾。首先，可再生能源在一定程度上改變了傳統電力系統的穩定性和可控性。近年來，可再生能源的開發和利用飛速發展。根據EIA的數據，2020年，太陽能、風能和其他可再生能源產生的電力佔美國電力的21%，預計到2050年，這一比例將翻倍。此前，電力部門可以通過控制石油天然氣等化石燃料的來源基本掌控有多少電力進入電網，從而在源頭生產較為穩定的電力。儘管電網目前仍然依賴大量的煤電，但越來越多的電力來自太陽能和風能等具有較高的不可控性的可再生能源，使電力部門面臨着平衡發電量的難題，在愈加頻發的極端天氣下尤為如此。例如，全國風力發電量最高的得州在白天更多利用太陽能發電，在夜間則需要更多地供應風電，而類似的例子在美國尤其是新能源發展勢頭迅猛的州比比皆是。除此之外，美國老化的電力系統也缺乏能力使用或儲存這些能源，使大量潛在的電能被白白浪費，難以儲備充足的備用電源以應對停電事故，甚至還加重了其在極端天氣下的承載壓力。在佛蒙特州，由於電網已經達到最大限度，太陽能和風能只能暫停發電以防止電網因過載崩潰。在一些州，公用事業部門也會選擇付錢給風電廠以關閉其風力渦輪機，從而減輕電網面對大風天激增電力的壓力。

　　可再生能源在未來預計將成為美國最主要的電力來源，

　　來源：Council on Foreign Relations

　　拜登政府的電力系統改革還面臨各區域電網間調度協調不便的難題。美國電網具有典型的分散化發展模式特點，全國共有三大獨立運行的電網和500多家電網企業，這種區域化的發展格局和碎片化的產權結構使不同所有權屬的電網逐步互聯發展起來，形成了分散的電網管理機制。同時，在聯邦政治體制下，美國各州電網監管權限大，而聯邦職責相對有限。以管理最為鬆散的得州為例，1996年，得州成立“電力可靠性委員會”（ERCOT），並建立純市場化的“獨立性供電組織”（ISO）。ERCOT只負責監督、管理和規範本州發供電企業的市場經營行為，而聯邦能源管理委員會（FERC）則只對ERCOT負監督之責。面對危機，各州更多從自身利益出發，難以實現全國能源佈局的統籌及電力資源的優化配置。種種因素導致美國至今尚未形成統一的全國性電網，增加了各區域電網間調度協調的難度，對電力系統的安全構成較大威脅。

　　結語

　　時至今日，美國電網面臨電網安全可靠性較低、可再生能源消納困難、整體協調統一性不足等諸多問題，如果不積極採取行動，與極端天氣有關的電力系統事故數量只會隨着時間的推移而增加。總體而言，此次大規模停電暴露出極端天氣下美國日益脆弱的電力系統，也給拜登政府的改革帶來了全新的挑戰。如何在今後的發展中平衡傳統能源與新能源，以及如何應對極端天氣愈發頻繁的發展環境等問題，同樣是各州和整個美國社會都要思考的問題。一方面，美國的電力基礎設施亟待修繕。電網承受能力的提高是降低極端天氣電力事故發生頻率的關鍵。另一方面，新技術的開發迫在眉睫。只有通過技術提高電網的彈性，才能最大程度減輕極端天氣對電網運作能力的負面影響。拜登政府能否成功應對極端天氣下電網改革的挑戰還有待觀察。