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美國為什么老是停電?

2021-02-21 19:36  來源:國家電網報  瀏覽:  

得州又停電了。

10年前,得克薩斯州就一度因為電力缺口向墨西哥借電。

10年后,這個美國能源最豐富的南部大州,再次陷入無電可用的困局。

2月15日起,受冬季風暴影響,得克薩斯州限電1650萬千瓦,超過400萬個家庭和企業在冬季忍受停水停電之苦,甚至有17人因天氣寒冷不幸喪生。與此同時,交易市場上的電價一度飆升100倍。

5天過去了,得州居民還是沒有等來曾經熟悉的電力。社交網絡上,人們紛紛曬出結冰的洗臉池、凍壞的水管,甚至還有懷抱寵物蜷縮在床上取暖、拆卸門窗燒火取暖、燒雪水沖馬桶的心酸畫面。

亂相之下,一些以往很少被人注意的深層次問題漸漸浮出水面。從加州到得州再到路易斯安那州,從2003年美加大停電、2019年紐約曼哈頓大停電、2020年加州停電幾個月,再到2021年年初停電,作為全球唯一的超級大國,美國為什么總是停電?

危機!

電力供應結構失衡

三大電源同時出現問題


先從發電的事說起。畢竟,這幾天,這方面的脈絡相對清楚些。
看兩張圖。彭博社展示的得州電網負荷與電網頻率曲線圖,足以讓全世界的電力從業者驚出一身冷汗。


2月14日晚,得州電網的負荷急劇攀升,到了15日凌晨,負荷卻斷崖式下降。與之相呼應的是電網頻率在15日凌晨出現了較大波動。得州電網只能快速實施大面積非計劃停電,也就是俗稱的“拉閘限電”。隨后幾日,由于大面積停電,得州電網負荷一直保持比平日還低的水平。

兵來將擋,水來土掩。用電激增時,如果發電廠能及時增加供給,這條藍色曲線也能保持平穩。但雪上加霜的是,得州的發電廠掉鏈子了。

首先出問題的是該州大出風頭的風電。

得州風電近年來一舉超過煤電,成為第二大電源(占比23.8%),僅次于第一大電源天然氣發電(占比53.4%)。在風力強盛的夏季,得州風電甚至可以供給60%左右的電量。放眼全球,得州風電也有理由驕傲:如果把得州當做一個單獨的地區和世界各國(包含美國非得州區域)進行比較,其風電裝機容量排名第六。但在本輪寒潮中,許多風機葉片結冰,致使產能腰斬,約4000萬千瓦機組無法正常運轉。

禍不單行。在風電被“凍”掉一半的時候,得州發電的絕對主力天然氣發電也被“凍住”了——因天然氣管道運輸凍結,導致天然氣供應短缺。

最后,因發電穩定而經常充當“壓艙石”的煤電在得州的占比已經降至13.8%。一片冰封之下,煤電情況如何?目前看,也大概率受到了一定影響。得州州長格雷格·阿伯特就表示:受極端天氣和極端溫度影響,許多使用煤炭、天然氣或風力發電的電廠無法正常運轉。在三大電源(總占比91%)都或多或少受到影響的情況下,大范圍拉閘停電也就不足為怪了。

必須指出的是,得州遇到的問題,很大程度上也是整個美國遇到的問題。
2020年,得州風力發電首次超過煤電,而在全美,煤電在總發電中的占比降至24%。

長期以來,對于狂飆突進的風電,得州不僅毫無警惕,反而盲目樂觀——該州的項目開發商甚至建議未來接入電網的新一代發電設施中,風能、太陽能以及大容量儲能電池要占到95%。不過,此次大停電后,相信得州乃至全美對新能源發展會有更加客觀、清醒的認識。

救援?

沒有統一電力調度

沒有真正意義上的國家電網


在互聯的大電網中,像得州這樣的一個“省級電網”出現了供應問題,并非沒有辦法挽救。因為,可以通過國家一級的電力調度來及時調劑余缺、相互支援。
但不幸的是,這在美國很難實現,在得州更難實現。

首先,得州電網是一個孤立電網,即所謂的“獨立性供電組織”(ISO)。

早在1996年,得州電力可靠性委員會就成為全美第一個獨立系統調度機構。得州電網和外州沒有交流互聯,僅通過直流(總容量125萬千瓦)與Southwest PowerPool(SPP)、墨西哥電網相連。作為能源重鎮,得州的外來電比例甚至僅為最大負荷的1.7%,真正處于“自給自足”的狀態。

這樣的“孤網”遇到危機時當然就很難轉危為安。對此,美國的學者也有清醒認識。得州農工大學的謝樂教授、馬克·巴爾托教授、美國國家工程院院士Chanan Singh以及Efstratios Pistikopoulos教授在《休斯頓紀事報》發表文章,直言孤立于美國東部互聯電網和西部互聯電網的得州電網,極端天氣條件下電力送出和受入大為受限,難以通過跨州輸電線路從互聯電網及時獲得電力供應。

其次,美國沒有真正意義上的國家級電網。

美國在1996年4月以前實行的是由聯邦能源管理委員會(FERC)統一發電、供電、配送、管理的體系。但社會輿論抨擊該體系“壟斷性強”“缺乏市場競爭”“容易造成價格畸高”。于是,FERC改弦更張,“減少政府插手、提高經濟效率和可靠性,改善社會公平”。此后,FERC只負責監管各州電網,而各州電網則不直接經營發電和供電,而僅僅負責監督、管理和規范本州發、供電企業的市場經營行為。各州既可以組成跨州的“區域性供電組織”(RTO),也可以組建原則上只給本州供電的“獨立性供電組織”(ISO)。1996年8月21日,得州電力可靠性委員會(ERCOT)成立,成為全美第一個ISO。而北美總共有9個ISO/RTO。躊躇滿志的ERCOT甫一成立就將得州電力公司一拆為四,而在全美,則陸續誕生了3000多家電力企業,包括私營企業、聯邦公營、市政公司、電力合作社等,大多各自為戰。

一方面是全球唯一超級大國、能源消耗第一大國,一方面是山頭林立、松散連接的美國電網,這其中蘊含的巨大風險早已被有識之士所察覺。早在2014年,美國前能源部部長、新墨西哥州州長比爾·理查德森就在Politico時政新聞網撰文指出:“美國的電力系統在過去100多年的發展過程中,形成了上百個互相隔離的區域性經營者,而非我們所需要的綜合、協調的全國性電網。現在正是考慮建立全國性電網的時候,不僅僅是為了處理管理轄權之爭,還是為了使用新技術來最大化利用我們的能源。”
沒有真正意義上的國家電網,沒有自上而下的統一電力調度,所以,面對“省級電網”大停電,即便是總統也只能宣布該州進入緊急狀態,而無電可救。這一點,在2020年的加州大停電中已經暴露無遺。缺乏統一調度的電力市場,讓加州千金難買一度電——高溫高負荷下,鄰近各州也表示“沒有余糧”,不愿意賣電。

由此可見,面對危機,沒有統一、互聯的大電網,就無法有效應對、跨區域支援。如果一國之內,電網多而不強、強而不聯,勢必會產生重大隱患。

反思

為什么美國沒有“保電”

不要求“保民生”?


過去這幾天,大停電之下的得州,發生的事情屢屢刷新國內網友的認知。
其一,電價暴漲100倍。
得州電網實時批發市場價格一度攀升至每兆瓦時1.1萬美元,而平時,得州電價每兆瓦時不到100美元。目前部分居民每日電費接近3000美元。一方面極度缺電,一方面是價格奇高,真正是“市場經濟”。

其二,電力“雙城記”。

冰天雪地、寒風瑟瑟中,居住更多低收入居民和有色人種的東部社區一片黑暗,凍死、凍傷的事件頻頻發生,而市中心和富裕社區的寫字樓、景觀燈卻徹夜長明。國內媒體人感慨:“資本主義的現實如此骨感令人無語。”

其三,市長怒斥求助民眾。

科羅拉多市長甚至在社交網絡拋出觀點——“政府不欠你們的,供電公司不欠你們的,適者生存。政府不負責為你們提供援助支持……”

與國內民眾熟悉的認知——面對缺電應該“保電”“保民生”相反,美國的拉閘限電優先保障的是大企業、重要機構的用電。

其實,這也不難理解——這與高度市場化的制度直接相關。

自掃門前雪的私營企業尋求利益最大化,平日沒有動力維護電力設施、增加備用容量,難時又把資本的逐利天性發揮到了極致。于是,絕對自由的市場調節帶來了成百上千倍的價格暴漲。這種看起來有些趁火打劫的“不厚道”操作早已不是新聞了——2019年、2020年夏季,炎熱干旱的得州電網都曾出現過9000美元/兆瓦時的超高電價。

為什么不會保障普通民眾的用電等民生需求?民選上臺反而怒斥民眾的科羅拉多市長,已經說得很清楚了:“救援是社會主義國家才會做的事情。”而在社交媒體上,網友也指責說:一周前就知道要來風暴,但他們不愿意花錢去充分準備應對。


一次暴雪,確實讓制度層面的問題暴露無遺。

目前,得州停電已經進入第五天,但誰該“管電”反而撲朔迷離。

休斯敦市長西爾維斯特·特納發推表示:“市政府并不能控制得克薩斯的電網。我們也不能監督得州電力可靠性委員會。而監督該委員會的責任,那是州長和州政府、州議會的事兒。”



得州州長格雷格·雅培也表示,私人運營商負責的環節出了問題,與州政府無關。他甚至下令對得州電力可靠性委員會開展調查。



處于風口浪尖的的得州電力可靠性委員會則發布公告稱,因為能源價格近期上漲,又因為嚴寒天氣供不應求,才導致本次危機。該委員會還暗指,拜登上臺后的一系列綠色新政導致化石能源價格上漲……

雖然怒懟民眾的市長已經刪除發言并遞交辭呈,但缺電的問題似乎還沒有找到有效的解決辦法。

但愿,得州的民眾能早日迎來溫暖和光明。
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