德州大停电是极端天气所致?恐怕寒流系背锅的!

日期:2021-02-20
来源:头条号 @能源评论

最近,美国又双叒叕停电了。

继2019年7月纽约曼哈顿大停电、2020年8月加州大停电后,据美国有线电视新闻网(CNN)报道,今年2月15日,受冬季风暴的严重影响,美国得克萨斯州超过300万人失去了电力供应。

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得克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)表示,极端天气条件迫使许多不同燃料类型的发电机组脱离电网,打破了电力供应的平衡。目前,ERCOT运营的电网的实时批发市场价格已攀升至每兆瓦1.1万美元,而平时为得州提供大部分电力的电网价格是每兆瓦不到100美元。

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据了解,极寒天气也导致得州多家炼油厂和油井暂停作业,天然气和原油管道传输也受限,进而引发天然气发电出力不足。在页岩油产区的中心米德兰,创纪录的降雪和32年来的最低温导致企业处于关闭状态。

作为一个超级大国,美国为什么会频频停电?

据业内人士分析,这次停电的直接原因是:暴风雪导致的极寒天气引发第一大电源——天然气发电出力也不足、第2大电源——风力发电机组被“冻结”,这折射了得州甚至是美国电网的设施老旧、电力系统应急储能和灵活调节能力不足、电力市场设计存在缺陷等诸多弊端。

为此,《能源评论》特意采访到了全球能源互联网发展合作组织北美办公室的相关专家王乾坤,他告诉记者,美国近年来的频繁停电,虽然直接诱因是极端天气,但其电力设施老旧以及整体的电力系统运行机制不足难辞其咎。

第一,电网设施老旧。

“美国的工业化进程比中国早几十年,因此美国很多的电力设施都是几十年前修建的,有的服役甚至超过百年。随着城市的发展,居民用电负荷不断升上,加之极端天气频发,这些都对老旧的电力设备形成了挑战。”

根据美国能源部(DOE)的统计显示,当下美国70%的输电线路和变压器运行年限超过 25 年,60%的断路器运行年限超过30年,陈旧的电网设施面临保障供电可靠性的巨大挑战。

第二,电力系统的灵活调节能力不足。

从近年来美国电力结构的变化趋势来看,煤电的发电量呈现明显的下降趋势,天然气、风电、太阳能等新能源发电逐渐成为美国电力来源的主力军。2018年,美国天然气净发电量为1.47万亿千瓦时,同比增长13.1%,占同期美国净发电量的35.1%,超过煤电位列首位。

在过去十年中,得州的风力发电逐渐成为该州的第二大发电源。2020年,供应给该州电网的能源中有23%是来自风力发电。

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随着低碳环保逐渐的“政治正确化”,加之利润空间受到廉价天然气和可再生能源的挤压,得州当地的燃煤电厂相继被关闭。

然而,此次极寒天气导致得克萨斯州约一半的风力涡轮机容量(2.5万兆瓦)被“冻结”。

风电出力显然出现了问题。

其实,电力储备不足、灵活性电源的缺失所导致的用电紧缺,并不是第一次出现在美国。

去年加州大停电的根本原因就是加州计划实现100%可再生能源供给的发展路径过于激进,使得加州独立系统运营商( CAISO )没有充足的灵活装机容量应对小概率事件。

此次得州大停电,再次引发对于快速废弃传统能源设施,向绿色能源激进转型的争议。据了解,风能约给德州带来25吉瓦的电力供应,在天气配合的时候甚至可以解决全州60%的供电寻求。但是,进入冬季,随着气候的变化,风能发电能力只有最强季节的19%至43%。

第三,电力产业结构复杂,电力市场缺乏整体性和前瞻考虑。

美国的电力产业结构非常复杂,尤其是产权结构可谓“支离破碎”。

美国全国有电力企业3000多家,按所有制划分,包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式。其中私营企业300余家,服务用户占比72.6%,售电量占比72%,收入占比73.5%;联邦公营电力公司包括田纳西流域管理局等6家企业,服务用户约4万人,售电量占比1.2%,收入占比0.5%。市政公营电力公司和农电合作社规模小、数量多,分别约1900家和1000余家,用户数占比27%,售电量占比26.3%,收入占比26%。

从业务划分来看,电力企业包括发电商、输电公司、配电公司和零售商。私营企业涉及发输配售各个业务环节,联邦和州属企业一般从事发电和输电业务,市政公营和农电合作社一般为配电和零售业务,有些也涉及少量发电业务。

“这种电网系统中各环节主体相对分散的模式,导致电力公司之间的调度难度非常大,一旦出现紧急事故,他们之间互相支援的能力很有限。”王乾坤说,“此外,输电网项目相较于其他投资项目,具有回报率低,建设周期长等特点,因而缺乏投资吸引力。这些私有化的电力公司在考虑对电网设施的投资、维护时往往不会做长久的打算,经济回报率是他们首要考虑的问题。也就是说,他们宁可接受这些电力事故,也不愿意因为这种小概率的极端天气事件而在电网建设上做过多的投资。”

未来,发电机组面临极端天气被“冻结”的概率事件也许会越来越多,王乾坤表示,把停电原因“甩锅”给任何一种发电技术都没有意义,毕竟极端条件下谁都扛不住。

在全球气候变化的大背景下,极端天气在各国轮番“上演”,能源电力系统该如何应对这一问题,是未来各国需要直面的问题。