1.美國德克薩斯州正經(jīng)歷百年一遇的暴雪嚴(yán)寒天氣。寒潮降臨引發(fā)創(chuàng)紀(jì)錄用電高峰，從2月15日凌晨1點(diǎn)開始，德州電網(wǎng)就宣布進(jìn)入歷史上最為嚴(yán)重的供能危機(jī)，被迫切斷負(fù)荷側(cè)供應(yīng)。德州供電癱瘓與電網(wǎng)本身無關(guān)，而是電網(wǎng)方主動切斷了居民區(qū)的電力供應(yīng)，是有意而為的主動控制。
2.盡管共和黨將此次電力危機(jī)歸咎于新能源存在的局限性，但實際上，天然氣、煤炭和核能系統(tǒng)故障造成的停電次數(shù)，幾乎是凍結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能電池板的兩倍。而且，目前德州最大的供能渠道仍是天然氣發(fā)電廠，風(fēng)力和太陽能發(fā)電僅占20%(低于裝機(jī)容量)，另外，煤炭發(fā)電占20%(略高于裝機(jī)容量)。
3.德州供電癱瘓的罪魁禍?zhǔn)资翘烊粴夤艿辣?。作為亞熱帶地區(qū)的德州，缺乏預(yù)防控制天然氣冰堵的意識，在早已發(fā)出的大寒潮預(yù)警中，缺乏天然氣濕度控制去除設(shè)備，也缺乏預(yù)防管道冰堵的監(jiān)控措施，最終導(dǎo)致在寒潮中，天然氣管網(wǎng)被冰堵中斷。此外，德州的風(fēng)機(jī)缺乏除冰設(shè)計也是原因之一。
美國大寒潮，德州大停電，輿論大發(fā)酵，這幾天逐漸從資深國際觀察者或者小眾氣象愛好者的關(guān)注，變成了中文互聯(lián)網(wǎng)熱議的一個話題。
現(xiàn)在，德州上千萬人在嚴(yán)寒天氣中連續(xù)停電，何時恢復(fù)供電尚無明確時間。
德州公用事業(yè)公司奧斯汀能源(Austin Energy)當(dāng)?shù)貢r間周三(17日)宣布，客戶應(yīng)準(zhǔn)備面臨繼續(xù)停電，并可能再停一周或更長時間。
都在說德州大停電，那么為什么停電?為什么停電好幾天都恢復(fù)不了?
整整三天了，中文互聯(lián)網(wǎng)也包括美國互聯(lián)網(wǎng)上所有的職業(yè)評論家，在嘰嘰喳喳、評評點(diǎn)點(diǎn)之余，也根本說不出個所以然來。
他們并不在乎事實是什么，這些人跟那些喊著“用愛發(fā)電”的人，實質(zhì)上也沒什么區(qū)別。
風(fēng)雪癱瘓的德州
德克薩斯州(Texas)位于美國正南方，是美國人口第二大州(2950萬人，第一大是加州4000萬)、本土面積第一大州(最大是阿拉斯加)。
德州幅員70萬平方公里，與整個法國相當(dāng)。緯度在26°~36°之間，相當(dāng)于從湖南到河南。
但由于海洋影響，平年無論是夏季還是冬季，德州的氣候都接近于廣東，冬季溫暖，夏季炎熱。
德州往常冬天可以在攝氏15-20度的暖陽里面穿短袖。
很多家庭都沒有做好寒潮的準(zhǔn)備，畢竟是南方的城市，他們很少會下雪，更不要說“積雪”。
雖然美國中部地形有利于寒潮南下，但上一次德州遭遇如此級別的寒潮，還要追溯到1895年2月14日——整整126年前。
這次暴雪嚴(yán)寒對德州屬于“百年一遇”(once in a life time)的，德州很多地方的最低氣溫低于常年同期平均溫度十多度，甚至二十多度。
用科學(xué)語言說，這屬于極端天氣，是“小概率事件”。
隨著寒潮南下，德州電網(wǎng)在周日(14日情人節(jié))晚上，創(chuàng)下了創(chuàng)紀(jì)錄的6920萬千瓦冬季用電高峰——人均超過2千瓦。
然而，從周一(15日)凌晨1點(diǎn)開始，德州電網(wǎng)就宣布進(jìn)入歷史上最為嚴(yán)重的供能危機(jī)，情況急轉(zhuǎn)直下，被迫切斷負(fù)荷側(cè)供應(yīng)。
這是怎么了? 電網(wǎng)癱瘓了?
今天(周四18日)，一些電網(wǎng)專業(yè)的人士，開始出來分析，但由于缺乏資料認(rèn)知特別是另一個領(lǐng)域的專業(yè)知識，文章基本也是丈二和尚摸不著頭腦。
只能瞎猜輸電線路老化、電網(wǎng)本身可靠性不足等原因。
事實上，如果是電網(wǎng)沖擊癱瘓的事故，通過調(diào)度重啟，一般情況半天就能恢復(fù)，最長一般不超過24小時。
一些電網(wǎng)專家又開始說德州這次的問題是由于“自外于美國大電網(wǎng)之外”造成的。
因為德州一直有較強(qiáng)的保持獨(dú)立性的取向，所以電網(wǎng)是和東部電網(wǎng)、西部電網(wǎng)不連接。這是事實。
但這不意味著“接入大電網(wǎng)”，對于這種電網(wǎng)供應(yīng)癱瘓過半的大問題就有救。
當(dāng)年在西部電網(wǎng)的加州電力危機(jī)的時候，大電網(wǎng)的其他地區(qū)也沒有多大幫助。加州還是平常就外購電不少的地區(qū)。
還有一些人想類比2008年中國南方的凍雨事件，但這次德州的電塔垮了嗎?電線斷了嗎?變壓器燒了嗎?好像并沒有?
而目前德州的現(xiàn)實，最關(guān)鍵的——也是最令當(dāng)?shù)鼐用駪崙嵅黄降?，就是四大城?mdash;—休斯頓、達(dá)拉斯、奧斯汀、圣安東尼奧的城市中心區(qū)，繼續(xù)燈火通明;而四周的居民區(qū)一片黑暗。
這說明主網(wǎng)供應(yīng)并無問題，次級網(wǎng)絡(luò)其實也沒問題，而是電網(wǎng)方主動切斷了居民區(qū)的電力供應(yīng)，是有意而為的主動控制。
實際上，電網(wǎng)本身與這次德州供電癱瘓并無直接關(guān)系。電網(wǎng)根本就沒垮。
其實，從電網(wǎng)回溯，可以看見癱掉的是電源(發(fā)電廠)一側(cè)。
作為一個人們心目中油便宜得可以跟水叫板的傳統(tǒng)能源大州，能被凍得沒電也是蒙羞了，自然讓人要問，德州供電到底什么情況。
電網(wǎng)是怎么癱瘓的?
那么，電廠怎么癱瘓的?由此又引發(fā)了驢象兩黨關(guān)于新能源的互撕。
這次極寒天氣，德州西部據(jù)說至少一半的風(fēng)機(jī)被凍住，無法發(fā)電了。
一張直升機(jī)為風(fēng)力渦輪機(jī)除冰的照片在網(wǎng)上瘋傳，網(wǎng)民聲稱照片顯示一種化學(xué)解決方案被應(yīng)用于德克薩斯州的一個大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。
問題是，這張照片是多年前在瑞典拍攝的，而不是2021年在美國拍攝的。
但正好為了對抗美國民主黨新總統(tǒng)拜登大力發(fā)展清潔能源的的政策，共和黨今天開始統(tǒng)一口徑：德州停電因為風(fēng)能不可靠，冷了就不能用，所以不要搞清潔能源。
共和黨籍的德州州長格雷格·阿伯特(Greg Abbott)說，這筆賬應(yīng)該算到新能源的頭上。風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能是主要的責(zé)任。
但是運(yùn)營該州電網(wǎng)的德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)周二在新聞發(fā)布會上表示，實際上，天然氣、煤炭和核能系統(tǒng)故障造成的停電次數(shù)，幾乎是凍結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能電池板的兩倍。
ERCOT周二表示，在全德州停電的4500萬千瓦總功率中，約3000萬千瓦由火力資源--天然氣、煤炭和核電站提供，1600萬千瓦來自可再生能源。
除此之外，雖然德克薩斯州近年來加大了風(fēng)力發(fā)電的力度，但根據(jù)ERCOT的數(shù)據(jù)，該州依靠風(fēng)力發(fā)電的電量仍然只占總電量的20%左右。
根據(jù)德州ERCOT的報告，德州最大的供能渠道依然是天然氣發(fā)電廠，裝機(jī)容量占德州的40%。其次是可再生能源的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電，占為23%，
第三位是煤炭發(fā)電，為18%，核能占據(jù)11%。剩余就是包括太陽能等在內(nèi)的其他方式。
但是，裝機(jī)容量不等于實際發(fā)電量。
平時德州發(fā)電量的一半(50%)以上，來自美國特別是德州流行的天然氣發(fā)電廠，這也是近年來美國頁巖油、頁巖氣革命的成果。
天然氣發(fā)電是德州電力供應(yīng)的最主力模式，比例高于裝機(jī)容量。
風(fēng)力和太陽能發(fā)電僅占20%(低于裝機(jī)容量)，其中風(fēng)能只占13%，太陽能7%。
另外，煤炭發(fā)電占20%(低于裝機(jī)容量)、核能占約10%(基本相符，因為核能作為基荷，不宜開開停停，調(diào)峰調(diào)荷)。
風(fēng)能和太陽能發(fā)電只占德州電力的20%左右，遠(yuǎn)不是這次供電問題的唯一罪魁禍?zhǔn)住?/p>
另外，無論風(fēng)能還是太陽能，只要做了防凍除冰處理，管理得當(dāng)，都很可靠，包括在溫的地方，比如俄羅斯、丹麥、挪威、和南極。
這是真正的專業(yè)領(lǐng)域
實際上，這次德州大停電的根本原因，問題不在于負(fù)荷(用電方)，不在于電網(wǎng)，也不在于電源(發(fā)電廠)。
而在于主力發(fā)電廠的上游能源供應(yīng)——天然氣，天然氣供應(yīng)中斷了。
得州電網(wǎng)運(yùn)營商Ercot的高管Dan Woodfin在接受采訪時表示，天然氣供應(yīng)不足是電廠難以恢復(fù)供電的原因之一。
那么，是天然氣井因為寒冷停止工作了嗎?天然氣被凍上了嗎?天然氣有這么容易就凍上嗎?
俄羅斯在西伯利亞甚至北冰洋邊上，都有天然氣田與天然氣長輸管道網(wǎng)絡(luò)，在-60℃的嚴(yán)寒冬季，同樣穩(wěn)定可靠地向本國乃至西歐供應(yīng)冬季取暖所需的天然氣。
當(dāng)然，美國在阿拉斯加的最北邊，同樣是嚴(yán)酷的北冰洋一側(cè)，也有天然氣田與管道。這里的嚴(yán)寒條件，比德州這零下十幾度，可惡劣多了。
至于天然氣——甲烷(CH4)本身，它在常壓下的沸點(diǎn)是-161.5 ℃，凝固點(diǎn)(熔點(diǎn))更是低至-182.5℃，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是自然條件下所能達(dá)到的低溫。
這就是真正的專業(yè)領(lǐng)域了——問題在于天然氣管道冰堵。
在最近的寒潮中，作為美國的油氣工業(yè)中心。德克薩斯州的天然氣產(chǎn)量幾乎減少了一半。
產(chǎn)量的下降既歸因于從地下抽出石油和天然氣的井口結(jié)冰，但寒冷也使得天然氣輸氣管道出現(xiàn)了大量冰堵，最終癱瘓了天然氣管網(wǎng)的主網(wǎng)、次網(wǎng)。
雖然其他州在幫助防止凍結(jié)的設(shè)備上投資較多，但德克薩斯州此前還沒有看到這種需要。
根據(jù)BTU分析公司的數(shù)據(jù)，美國正北方的北達(dá)科他州通常每年有20天發(fā)生凍井事件，而正南方的德州通常每年只有4天凍井會影響天然氣生產(chǎn)。
所以，板子要打在美國似乎運(yùn)行最純熟的天然氣體系身上：
作為亞熱帶地區(qū)的德州，缺乏預(yù)防控制天然氣冰堵的意識，在早已發(fā)出的大寒潮預(yù)警中，缺乏天然氣濕度控制去除設(shè)備，也缺乏預(yù)防管道冰堵的監(jiān)控措施。
最終導(dǎo)致在寒潮中，天然氣管網(wǎng)被冰堵中斷。整個德州的燃?xì)獍l(fā)電、燃?xì)夤┡姘c瘓，人禍加劇了天災(zāi)。
另外，德州作為亞熱帶地區(qū)，風(fēng)機(jī)缺乏除冰設(shè)計，也是電源癱瘓的次要原因。
但相對于要求氣候相當(dāng)于廣東的德州地區(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)計配備多余的防雪除冰設(shè)施，天然氣管道的冰堵問題更容易發(fā)生。
美國德州大雪停電，體現(xiàn)了在氣候變化下，整個能源系統(tǒng)的物理設(shè)計、治理結(jié)構(gòu)、應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對極端情況的構(gòu)架設(shè)計不足。
同時，中國也可以借機(jī)舉一反三，審視整個能源供應(yīng)系統(tǒng)的技術(shù)體系還有哪些風(fēng)險點(diǎn)。
事實證明，全球變暖這種氣候趨勢，帶來的絕不僅僅是天氣的單向變化，而可能表現(xiàn)為越來越劇烈的雙向變化。
也就是天氣更極端化，一會兒冷死一會兒熱死。對于越來越易怒的天氣，我們需要做好心理、制度和物質(zhì)準(zhǔn)備。
隨著極端天氣的頻繁出現(xiàn)，對系統(tǒng)應(yīng)對小概率事件時的可靠性提出了更高的要求。
本文只是一篇快評報告。
究竟什么是天然氣冰堵，如何預(yù)防天然氣冰堵，冰堵發(fā)生后如何解決，也就是美國德州如何恢復(fù)能源供應(yīng)，這是專業(yè)領(lǐng)域的深入話題了。
明天，連同這次大寒潮的前因后果，一起深度分析。
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