美國大斷電對電網改革有何啟示

田思奇

極端嚴寒天氣從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，德州氣溫創數十年來最低水平，數百萬居民斷電斷暖，超20人因取暖用火或交通事故意外身亡。美聯社15日稱，由于低溫導致用電需求暴增，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劑新冠疫苗的設施，當地衛生官員正在緊急尋找疫苗接種者，以免造成疫苗浪費。

在極度依賴電力的現代社會，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，德克薩斯卻正經歷這般窘境。截至2月17日當地仍有超過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型來應對氣候變化之時，德州寒潮斷電還為改革提供了更明確的方向。

斷電發生后，共和黨人立刻指責道，大力發展可再生能源、，摒棄煤炭等傳統能源，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閉煤炭、天然氣和核電站是危險的舉動，這些電力站更加穩定?！拔覀冝D而采用更間歇性的，坦白說也是更不可靠的風能和太陽能能源?！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行坦誠的討論。”

德州的電網運營商——電力可靠性委員會（ERCOT）數據顯示，2020年德克薩斯州40%的電力來自天然氣，風力發電以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》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施停止運營，還有許多核電站計劃關閉。民主黨和共和黨政客都在推動對可再生能源的補貼，然而德州正在發生的一切暴露出可再生能源的局限性?！帮L力渦輪機被凍上了，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張很危險的原因?！?/p>

但也有美媒指出，上述說法有失偏頗。風力發電在寒冬時節本身就只占德州發電量的7%，天然氣才是最主要的發電來源，也在電力短缺中占據一大部分，主要原因是管道在嚴寒中凍結。煤炭和核電站的產量也有所下降。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，1.8萬兆瓦來自風能和太陽能。

民主黨眾議員奧卡西奧-科爾特斯（AOC）認為，德州對基礎設施投資薄弱，氣候變化的反對者擔當領導人，因此對災難事件準備不充足，才導致如今的局面。以激進派觀點著稱的奧卡西奧-科爾特斯曾在2019年提出“綠色新政”，呼吁到2030年讓美國實現溫室氣體凈零排放。她在推特上寫道：“德克薩斯州的基礎設施故障實際上是不遵循綠色新政時就會發生的事情?！?/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獨立的州。美國本土48州大致分為三大電網系統管轄：美國東部聯合電網、西部聯合電網，以及獨立的德州電網，覆蓋德克薩斯絕大部分區域。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。時至今日德克薩斯州內依然存在脫離美國獨立的呼聲。

為了不讓聯邦政府的監管過度干預德州，因此德州擁有獨立的電網運營商——電力可靠性委員會，只受本州公用事業委員會和州立法機構監督。但這也意味著如果電力出現故障，德克薩斯無法直接從東部或西部電網借電。

在當地自由的批發電力市場，能源供需失衡也導致實時批發市場價格攀升至9000美元，而平日里價格不到100美元。管制松散的市場帶來了顯而易見的好處：便宜?！督洕鷮W人》指出，對于消費者來說，該州的平均電價為每千瓦時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”，即為需求激增時預留額外的電力。極端嚴寒天氣也很少見，電力公司更不會花大筆投資讓設備“越冬”。加強發電設施的彈性意味著消費者要支付更多。正如喬治亞理工學院土木與環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，而是電力系統的問題。格魯伯特在推特上寫道：“我們要明確的是：今天發生的電網故障表明現有（基于化石能源）的系統也無法處理這些情況”，“任何電力系統都需要進行大規模的適應性改進。”

德克薩斯當地專家認為，電網互聯互通，改善傳輸與儲存是避免未來電力危機的發展方向。德克薩斯大學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，但美國有些地區電力過剩、電價低廉，那里應該把電力輸送給德州急需電力的地區。德克薩斯農工大學電氣工程教授查南·辛格也對美國媒體VOX 表示：“在這種情況下，互聯互通會對德州電力可靠性委員會有所幫助。”

清潔能源企業協會高級能源經濟（Advanced Energy Economy）董事總經理杰夫·丹尼斯對彭博新聞社表示，政府應該鼓勵建立更多傳輸設施，將資源轉移到需要的地方，建設更多高壓電線在全美范圍內輸電。美國國家可再生能源實驗室2020年的互聯互通研究發現，在全美范圍內建設高壓輸電網絡所節省的成本將超過建設該網絡所需的投資。

研究機構氣候中心（Climate Central）對美國停電數據的分析顯示，自2000年以來極端天氣事件導致的美國重大停電事故增加67%，而氣候變化廣泛被認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”之一，與經濟困境、新冠疫情和種族不公并列。

按照帶領美國轉型可再生能源的規劃，拜登政府將對美國電網進行“歷史性投資”，其中包括改善電力傳輸和儲存系統，使其在氣候變化引發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對氣候變化的指令，包括暫停聯邦土地石油租約、重新加入巴黎氣候協定、取消對化石燃料行業的補貼、吊銷Keystone XL 管道許可、將政府車隊轉換為電動汽車等。

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據PowerOutage.US 網站的信息，截至北京時間19日上午，共有7個州發生大面積停電，其中最嚴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，也有超過11萬戶停電。

對于這次德克薩斯暴雪，媒體在報道時基本用的都是“百年一遇”或是“歷史性的”，鑒于不是氣象學專家，無法判斷這一點的真偽，因此不予評價。但從路面積雪照片和設備結冰照上看，這次暴雪對于電氣設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，發生覆冰/積雪倒塌、線路偷跳、設備故障都不奇怪。

德克薩斯州有著莫名其妙的獨立文化，不僅是形態意識上的，而且已經逐漸延伸到德州的各個領域。當地人頗有以此為榮的感覺，德州電網ERCOT也是一個實質意義上的獨立電網，它這種獨立體現在兩個方面，一是物理上的獨立，它與州外的區域都是電氣弱聯系，而且是直流弱連，與周邊區域是非同步的，別人想給它送電都沒門。二是市場化體系上的獨立，跨區交易量約等于0不說，德克薩斯電力現貨市場采用的是分區邊際電價，而PJM（賓新馬電網）等區域采用的是節點邊際電價……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，當然德克薩斯也不覺得這是問題，反正就是要獨立。

簡單的說，德克薩斯作為一個美國州，這點跨州潮流交換能力，比山東德州下屬縣份還不如……不但如此，線路上的實際潮流常年約等于0，那個線路修起來基本就是擺設，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，其實這已經是一個很不錯的數字了，遠高于我國很多省份。但風機、光伏板的抗災能力都不行，這不是設備質量問題，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，說得太專業沒有意義，給大家舉個形象的例子：

你們學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，多了就多了。但是市場的力量可不得了，為了收回投資，一測算發現新建的廁所因為平時不用，早上5塊錢一次才能收回成本，于是先建了一個，如果盈利超預期就繼續建，如果盈利不及預期就直接退了，讓學生們學會憋屎。這樣一來二去，市場雖然出清了，但出清的代價是學生們憋屎能力到了極限。

某一天，學校早餐的豆漿沒熱熟，有一部分學生鬧肚子了（不需要全部，一小部分就夠了），于是校園廁所發生了擠兌，出現了隨地大小便的現象……以上的這個情況，用專業的話來說叫做：市場化備用及市場化調峰下災害應對能力不足。這也是本次德克薩斯大面積受災停電的主因。

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