深度 | 德州教训

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编辑：江南

【编者按】

一场极地风暴给美国南方的德克萨斯州带来了数十年不遇的极寒天气，以及由此引发的全州大停电，部分地区也断了燃气，数百万户居民在寒冷和黑暗中瑟瑟发抖，有的人甚至没有食物果腹。

天灾？人祸？《纽约时间》特综合了关于此事件的各方面报道，推出一期“德州极寒停电事件专辑”，以给读者提供全方位的信息和分析。

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能源强州德克萨斯，怎么会落到极寒中全州停电的境地

文：纽约华人资讯网主笔 詹涓

上周末，冬季风暴“Uri”给美国西部、中部和南部的大片地区带来了寒冷，一些地方的电网严重紧张。

美国国家气象局（National Weather Service）周一报告称，1.5亿美国人收到了各种各样的冬季风暴警报，从南部平原到俄亥俄山谷，再到东北部，可能仍会有大雪和冰雪覆盖。

在路易斯安那和密西西比等州，成千上万的公用事业用户遭遇了停电，原因是冰凌破坏了电线。

然而，德州人可能比其他地方更冷，因为那里的一些地方出现了30年来最冷的温度。截至星期二上午，在达拉斯等城市，气温下降到华氏4度，比阿拉斯加州的安克雷奇还低。根据公开数据，周二德州有近450万用户断电，到周三，超过310万德州人仍然处在断电中。

大约60％的德克萨斯人用电为房屋供暖，这使得大部分人无法解决基本的温饱问题，在室温开始降到个位数以后，室内外管道又大量冻裂，更不用提还有许多病人需要24小时氧气等护理，无数人的生存开始遭遇冷酷挑战。

周二（图左）和周三德州停电家庭，颜色越深代表停电越密集

对于孤星州的居民来说，问题的根源在于，在这个很少能冷到这种程度的地方，电力需求却出现了创纪录的激增，而在寒冷和冰雪围困之下，该州的电力产能却意外下降。

停电造成的损失引起了越来越多的担忧。据《休斯顿纪事报》报道，目前，德州已造成至少17人死亡，超过300人因使用烤架等设备取暖而发生一氧化碳中毒，入院治疗。周二凌晨，三名年幼的孩子和他们的祖母在休斯敦郊区的一所房子起火，当时他们的小区已停电八小时，据信他们正在用壁炉取暖，用蜡烛照明。在德州南部海滨城市加尔维斯顿，法医办公室要求用一辆冷冻车来扩大尸体储存，尽管县法官马克·亨利（Mark Henry）说，他不知道有多少人的死亡与天气有关。

德州拥有丰富的煤炭、天然气和石油资源，该州是美国最大的石油、天然气和风能生产国。可是就在这里，却上演了美国历史上最严重的强制停电事件，几乎可以肯定，这是多方面失败的结果。需要警醒的是，由于基础设施衰败，加上极端天气可能越来越频繁出现，类似事件重演的可能性也在上升。

不，这跟清洁能源没太大关系

在德州停电灾难发生后，一个很自然的反应是要立刻找出一个罪魁祸首，一些人认为这跟德州追求清洁能源有关。

周二，德克萨斯州州长格雷格·阿博特在接受福克斯新闻采访时，批评了该州采用清洁能源的努力。他说，风力涡轮机和太阳能“将德克萨斯州推入了一个全州都缺乏电力的境地。”

一条关于阿博特州长采访的推文被分享了数千次。

然而，在接受福克斯新闻节目之前，阿博特本人在推特上提到了这个问题，但没有提到风能或太阳能是导致发电不足的重要原因。

“一些发电公司的能力已经被冻结。主要是天然气和煤炭发电机。”

一些社交媒体的帖子也指责原因是德州的风力发电设施不经冻。这张广为流传的图片显示，在德克萨斯州，一架直升飞机正在向一台冰冻的风力涡轮机喷洒化学物质，指责大量转向风电导致了德州大范围停电。

不过，这张照片拍摄于2015年，展示的是瑞典一架直升机用热水（而不是化学物质）为冻结的风力涡轮机除冰。

这张照片属于位于瑞典博登的阿尔卑斯直升飞机公司，拍摄地点则是乌尔雅布乌达风电场。“这是我们的直升机，”阿尔卑斯直升飞机公司的麦茨·威格伦（Mats Widgren）在一封电子邮件中告诉美联社。威格伦说，他们只使用热水，没有使用化学药品。

德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）的高级主管丹·伍德芬（Dan Woodfin）在周二的新闻发布会上说，虽然风力涡轮机停机是导致停电的一个因素，但这只是导致停电的众多原因之一，而且是非常次要的原因。一些风力发电机确实被冻结，但天然气和煤电厂损失的电力是风电的近两倍。

2020年10月德州各能源发电量占比

在德克萨斯州，风力发电在夏季有时会占到总发电量的60%，但在冬季，风电和太阳能会衰减，因此发电量会显著减少。

在德州今年冬季，预计电网容量的80%，即670亿瓦，由天然气、煤炭和一些核能发电。ERCOT预计冬季发电能力的9%左右，即60亿瓦，来自全州的各种风力发电来源。

事实上，在这次灾害中，风力发电量实际上是超过预期的。ERCOT的一张图表显示，截至周一，风力发电量已经超过了电网运营商的每日预测。周一，太阳能发电量略低于预期。

绿色折线显示的是风电实际产量，显著超过了预期。

这并不意味着被冻结的涡轮机在能源危机中没有发挥作用，电网运营商已经强调了这一点。摩科瑞能源美国公司（Mercuria Energy America）的天然气和电力交易主管科迪·摩尔（Cody Moore）指出，本周的风力发电较上周明显下降，这可能表明涡轮机因结冰而自动关闭。但考虑到风电和太阳能原本在德州冬季供电中就只是发挥次要作用，将问题完全归咎于清洁能源是荒谬的。

莱斯大学（Rice University）环境工程副教授丹尼尔·科汉（Daniel Cohan）在接受采访时说：“风能和太阳能的表现在我们所面临的灾难的较小因素中排名靠后。将停电归咎于可再生能源实际上是在转移注意力。”

天然气在这场灾难中扮演了极其重要的角色。因为第一，天然气仍然是德州的主要能源，第二，德州的天然气设施不适应极其严寒的天气。

德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）能源资源教授迈克尔·韦伯（Michael Webber）说，“德州是一个天然气州，而现在天然气正在以最惊人的方式衰竭。”

专家说，德州的天然气发电厂不像其他州有那么多的储存能力，因为这个州资源丰富，通常情况下可以随需开采，天然气发电厂依赖于天然气管道的持续流动，这些管道穿过德州，从西德州的二叠纪盆地等地区，输送到休斯顿和达拉斯等主要需求中心。

问题是，天一冷这一招就不灵了。冻结会影响油井开采，北达科他州通常每年有20天发生冻结事件，而二叠纪盆地通常每年只有四天发生冻结事件，因此未对防冻投入更多资金，各个油井连接到采集中心的流线被铺设在地面上这就导致寒冷天气和降雪会导致油井关闭或电力中断，无法从地下开采化石燃料。据估计，由于极端低温，德州近一半的天然气生产已经停止。

不仅是开采受阻，由于天气太冷，输油管道中又有湿气，管道输送也会变慢。

标准普尔全球普氏（S&P Global Platts）的天然气分析师帕克·福西特（Parker Fawcett）说，“管线被冻结，油井非常冷，无法进行作业。”据该机构估计，今年2月初，德州运营商的日产量约为240亿立方英尺。但在周一，德州产量大幅下降，日均产量在120亿至170亿立方英尺之间。

此外，莱斯大学的科汉说，除了天然气供应，还有两个因素在起作用，虽然现在很难说每个因素在多大程度上造成了停电。

其中一个因素是，在德州如此温暖的地方，供电需求高峰通常发生在夏季，因此煤炭或天然气发电厂通常会在冬天的几个月里进行维护和更新，为夏季的极端电力需求做准备，这也导致电网供应紧张。

其次，科汉说，一些发电厂可能无法在寒冷环境下运行。他说：“工厂经过优化，可以在我们州典型的炎热气温下运行，但它们没有为极端寒冷做好准备和设计。”比如说，德州关闭了至少一个核电厂，因为核电站在极端条件下运行太长时间，运营成本可能会太高，设备可能会损坏，这可能会加剧更长时间的停电。天然气发电厂的部件被冻结，迫使一些运营商关闭，当设备冻结时，电厂必须将其加热或等待温度升高才能恢复工作。

发电厂也遇到冻结问题

全州电力公司的管理人员说，风暴还带来了其他挑战：树木折断，电线倒塌，对基础设施造成了破坏。官员们说，变压器在正常运行的情况下出现了故障，这种需求水平通常在夏季华氏100度的天气下才会出现。

盘点一下从周一以来离线的电力。

周一为3.4万兆瓦。

周二为4.5万兆瓦。

周三达到4.6万兆瓦。其中2.8万兆瓦为天然气、煤炭、核能；1.8万兆瓦为风能和太阳能。

电力孤岛加剧短缺

美国被分为三个电网：一个覆盖美国东部，另一个覆盖美国西部各州，还有一个差不多覆盖整个德克萨斯州，与美国其他地区几乎是隔绝的。德州电力可靠性委员会ERCOT为2600万用户管理着该州约90%的电力。

此举的初衷是为了避免联邦监管，也使得德州总体上能保持较为廉宜的电费，但这使德州成为电立孤岛，无法从美国其他偏远地区获取电力支援；也使得全州电力几乎只受一家机构的管理——如果这家机构出了错呢？全州都会遭殃。

从联邦监管中获得自由一直是德州的目标，该州在上世纪初开始连通州内的几家大型电力公司，并藉由1935年富兰克林·罗斯福总统签署的《联邦电力法案》免受联邦法规的约束。在德克萨斯州，自力更生也更容易，因为该州煤炭、天然气和石油资源非常丰富。

不过德州电网也不是完全与其他电网隔离——它与墨西哥有三处联系，与美国东部电网也有两处联系。这些电站都可以用于商业用途，也可以在紧急情况下使用。目前还不清楚德州是在此次危机是否从其他州购买了电力，因为许多州也在应对自身不断飙升的能源需求和供应短缺。

ERCOT的误算也带来了巨大的问题。这场寒潮早有预告，但ERCOT并没有做好充足的防备。

从历史上看，ERCOT更担心的是如何满足夏季用电高峰的需求。在夏季炎热的天气里，数十万台空调会打开，从而达到12.5万兆瓦的用电高峰。

然而，德州以前也曾遭遇过寒流，而且气象工作者早已对此次极地旋涡侵袭美国大部分地区做出了非常严厉的警告。一些研究表明，随着气候变化使北极变暖，极端冬季天气在美国可能会更加频繁，给电网造成压力的寒流也会更加常见。

ERCOT确实做了一些建模和规划，但问题是，他们使用的是以往冬天的数据作为基准，而当德州气温降到破纪录的低点时，过去的经验没有多少参考价值。

该机构预计在遭遇寒潮后，发电量只会损失约8600兆瓦，峰值需求约为5.8万兆瓦，跟实际情况一比，会发现他们的预测极其离谱：这次寒潮已经有4.6万兆瓦电力中断，峰值需求为6.91万兆瓦。

有些专家表示，他们已经预估到了即将到来的情况，就像目睹一场火车相撞一样眼看着灾难发生。

电力和天然气交易公司Aspire Commodities LLC的所有者亚当·辛恩（Adam Sinn）说，一周前，当未来七天的天气预报出炉时，他就发现ERCOT低估了极寒天气的严峻性。

他说：“我们考虑了这周的情况，认为他们起码会因为天气原因导致用户失去1万兆瓦的电力。我真的认为Ercot是罪魁祸首。”他还指出，德州明明有多余的发电能力，但没有及时派上用场。他援引Genscape Inc.的数据说，举例来说，Vistra Corp.有四座电厂正处在例行维护期，能供应4000兆瓦电力，这些电厂本可以迅速启动。

辛恩说，ERCOT也没有提醒公众注意，以便居民们做好准备。

如果ERCOT知道将会发生什么，它也没有明确将信息传达给德州人。上周末，该机构官方推特账号用非常轻浮的口吻建议民众在寒潮中节电，作法包括关上百叶窗，拔掉不用的厨房用具的插头，避免使用在疫情期间购买的贵而不惠的电器，但并没有提醒民众有可能发生大规模停电，因此需要做好御寒准备。“情人节要洗衣服？”它在另一篇帖子中写道。“别洗啦。”

在终于意识到德州只有通过轮流限电才有可能共度难关后，ERCOT的处理方式同样令人疑惑和愤怒。该机构称这类限电每次只会关闭电源45分钟左右，但事实上在奥斯汀、达拉斯、休斯顿等主要都市区，居民们基本上都面临着动辄24小时的连续停电，而在居民区停电的同时，休斯顿市中心的天际线仍然彻夜灯火通明。

《休斯顿纪事报》评论称：“ERCOT电网以与前苏联完全相同的方式崩溃。它在投资不足和轻慢忽视的情况下蹒跚前行，直到最终在可预见的情况下崩溃。”

不止是德州

德州的问题涉及范围很广。

韦伯说：“每个人都想怪罪某个人，所以他们就怪罪ERCOT。但如果天然气不能从地下开采出来，这是ERCOT的错吗？如果我们的建筑规范过于草率，无法为房屋隔热保温，那也是ERCOT的错吗？”

他建议在全国范围内进行基础设施的升级和扩张，让天然气发电厂、天然气生产和风力涡轮机有能力应对极端冬季天气，其中大约10%需要在德州完成。德州早就应该这么做了，2011年，该州也曾遭遇了一次冬季严寒，那次曾被迫跟墨西哥买过电，在那以后，仍然有许多发电厂仍未投入必要的全部资金，以防止设备发生此类中断——他们认为不必为30年一遇的严寒天气投入重金。

德州农工大学电气和计算机工程教授谢乐说，升级设备以承受极低的温度和其他变化，例如为客户提供激励措施以节约电力或升级到智能家电，可以帮助避免像这次这样的灾难。

谢乐说：“我们过去并不太担心德州出现这样的极端寒冷天气，但我们可能需要为未来更多的极端天气做好准备。随着气候变化，全国各地都将出现更多极端天气情况。”

德州并不是美国唯一一个在极端天气中无法满足电力需求的地区。德州的危机还显示出，全国各地的电力公司和运营商面临着高昂的负担。气候变化可能会加剧热浪、干旱、洪水、水资源短缺和其他灾难，这些都将进一步考验美国的电力系统。

2019年，一场冬季风暴席卷美国中西部和东北部，电力需求激增，天然气产量突然下降，迫使人们定量供暖，减少用电量；加州去年夏天也出现了轮流停电，加州公用事业公司切断了对客户的电力供应，以防止在干燥的天气中刮起大风引发野火。

这些由极端天气引发的事件可以摧毁能源系统，不能把责任归咎于单个因素，比如不稳定的可再生能源、化石燃料发电机关闭、老旧的基础设施，甚至是自大而落伍的ERCOT，相反，这就像是上周德州高速公路上出现的百车连环追尾事故一样，是各种人为和自然因素叠加在一起。现在的希望是，德州的停电将提供重要的教训，并帮助避免未来出现类似的问题。科汉说：“我认为多年后，人们仍将回顾此次事件。”

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