3 個因素解釋:美國很多州因暴風雪停電,但為何德州最嚴重?

近日暴風雪侵襲德州,以零下 18 度創下 30 年新低溫,並引發 400 萬戶的大規模停電。根據外媒報導,目前德州的電網營運商正嘗試輪流限電,嘗試全面恢復供電。但奇怪的是,美國很多州都因為暴風雪停電,為什麼德州最嚴重?

原因一:發電機組通常在冬季維護,降低備轉容量

德州的緯度較低,夏天必須開冷氣,因此電力需求高峰位於夏季,而電力公司通常會選在冬季維護與升級設備,但這也降低德州的備轉容量,難以應對突發的高用電需求。而德州多數建築用電取暖,因此寒流引發巨大的用電需求;另外,在電力缺乏的地區,通常會使用天然氣產熱,因而引起天然氣需求的競爭。

在正常的狀況下,電力公司會有一套儲備發電廠,如果電力需求激增,可以投入發電;另外,在需求的刺激下,電價會上漲,吸引電力公司投入發電。然而德州電網由非營利組織 ERCOT(the Electric Reliability Council of Texas)管理,它們制定了每兆瓦小時 9,000 美元的價格上限,但是價格削減之後,僅剩下每兆瓦小時 1,200 美元,降低電廠投入誘因。

但就算這些電廠投入發電,德州還是有缺電危機。

原因二:天然氣供應減少,燃煤、核電、風電機組結冰

天然氣是德州的重要能源,但天然氣不是純淨的氣體,它會夾雜水氣;寒流使水氣結冰,讓管線天然氣的流動受阻。寒流也增加了發電廠與家庭的天然氣需求,在資源爭奪中,一般家庭獲勝。PNNL(Pacific Northwest National Lab)的電網專家 Jeff Dagle 接受《Ars》採訪時 表示 ,由於發電廠有其他的發電方式,但一般住宅沒有,因此許多電廠的天然氣合約提到,當天然氣供應受限,會減少供應電廠。此外,當燃氣恢復時,相對於消費電器,重啟發電機組相對容易、安全,這也是天然氣業者優先供氣給一般家庭的原因。

核電與煤電的發電量也因為寒流而下降。它們發電都需要水,但寒流導致管線結冰。另外,美國前能源部長、德州前州長 Rick Perry 表示,先前擔任能源部長時,曾試圖付錢給媒電與核電廠,讓它們將燃料儲存在發電廠,以確保能源供應。這項政策被否決。但就算政策通過,煤炭也會因為寒流結冰而難以使用。

至於再生能源,風機也因為結冰而停止發電。但風能與太陽能在德州冬季的發電量本來就不高,因此就算停止運轉,對電網的衝擊也不大。

原因三:德州電網與其他州獨立,難以獲得支援

最後,不同於美國其他地區,德州的電網幾乎是獨立的。在北美,多數地區由兩個主要的電網供電,一個位於北美大陸的東半部,包含美國、加拿大與墨西哥的部分地區,另一個位於西半部。然而,德州與魁北克省的電網獨立。

因此,雖然美國其他地區也因為暴風雪而停電,但它們的電網能互相支援,而德州就只能靠自己。此外,雖然德州還是與外界的電網有連結,但 Dagle 表示,這些節點只有 6 個,而且它們的建造目的不是讓德州獲得外界電力,而是讓靠近邊界的公用事業獲得便宜電力,因此每個節點只能輸送幾億瓦的電力,無法緩解缺電的狀況。

德州電網沒有防寒措施嗎?

其實發電機組的結冰問題可以預防,例如在風機的葉片嵌入加熱器,或者是在燃煤、燃氣、核電機組的進水口加熱。但這些設施都要額外的資金,而且需要啟用這些措施的氣候條件,在德州相當罕見。

2011 年,德州也面臨類似的狀況。當時聯邦能源管理委員會(FERC)就建議德州修改電網。只不過 Dagle 表示,2021 年的狀況更嚴峻,就算德州改變電網,讓它們得以應對 2011 的狀況,也不足以應對今年的挑戰。

Dagle 也指出,如果沒有實際的寒冷天氣,也很難測試防護措施是否有效。「在明尼蘇達州,下一個冬天就能夠知道答案,但在德州,可能要等十年才能進行壓力測試。」

彈性措施是保險,能防止大規模停電的損失

目前 ERCOT 採取輪流限電措施。好消息是,週五天氣回溫,有望降低電力與天然氣的需求。但未來,德州必須蒐集數據,找出問題,並建立一個更有彈性的電網。這可能必須放棄獨立電網,並接受更大程度的聯邦監督。

Dagle 強調復原力的概念,「我們的思考不僅僅是與上一次的大寒流相當,而是設想更極端的溫度,並且思考:我們有足夠的措施面對問題嗎?」雖然彈性措施可能會提升電價,但 Dagle 認為這是保險,能防止大規模停電的損失。

參考資料

Ars Technica

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Pxhere CC Licensed

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