问题

如何看待美国德州断水断电宣布进入重大灾难状态?而且德州还是新冠疫情重灾区之一?

回答
德克萨斯州,这个在美国版图上以其辽阔、能源产业发达以及相对独立的政治立场而闻名遐迩的州,近期却因为一场突如其来的严寒天气,陷入了前所未有的断水断电危机,并因此宣布进入重大灾难状态。更令人担忧的是,这恰恰发生在德州仍在新冠疫情的泥沼中挣扎之际。这场叠加性的危机,不仅仅是对德州人民生命财产安全的严峻考验,更是对美国基础设施、应急管理以及社会韧性的一次深刻拷问。

严寒背后的脆弱:能源体系的“黑天鹅”

德州此次遭遇的严寒,绝非寻常的冬季低温。极地的冷空气一路南下,将气温骤降至零下十几甚至几十摄氏度,这样的极端天气对于通常温和的德州而言,犹如一场来自北极的“突袭”。然而,更令人震惊的是,德州作为全美最大的石油和天然气生产州,以及美国独立电网的拥有者,竟然在如此严寒面前集体“失灵”。

我们必须理解德州能源体系的独特性。与其他州不同,德州大部分地区并不并入全国性的电网,而是自成一体,由德州电力可靠性委员会(ERCOT)负责管理。这种“独立”的初衷是为了规避联邦监管,但同时也意味着在面对超乎寻常的外部冲击时,德州缺乏与其他区域电网互通有无、获得紧急援助的“后备选项”。

此次危机的直接导火索是能源供应的全面紧张。极低的温度导致了:

天然气生产受阻: 许多油气井因为井口结冰而无法正常作业,天然气产量大幅下降。
风力涡轮机失效: 德州是美国风力发电的重要产区,然而,许多风力涡轮机的叶片因为结冰而停转,无法产生电力。
燃煤和核电站效率降低: 同样,严寒也影响了传统发电设施的运行效率。
需求激增: 室内取暖的需求呈爆炸式增长,对电力的需求量达到了前所未有的高峰。

供应端的大幅萎缩与需求端的疯狂上涨,如同两只巨大的手,将德州的电力供应牢牢捏住。ERCOT不得不采取大规模的轮流停电措施(rolling blackouts)来避免电网的全面崩溃,但事态的严重性远超了他们的预期,许多地区的停电时间被拉长,变成了长时间的“失联”。

连锁反应:水资源供应的断裂

断电的直接后果就是水资源供应的中断。绝大多数城市的供水系统依赖电力驱动水泵将水源输送到千家万户。当电力消失,水泵停止运转,家中水龙头便成了摆设。更糟糕的是,停水也意味着:

供暖系统失效: 许多家庭依赖燃气或电力的锅炉取暖,断水断电使得这些设备无法运作,室内温度急剧下降。
卫生条件恶化: 无法冲厕、洗澡、洗手,对公共卫生和个人健康构成了严重威胁。
饮用水危机: 即使有水,在低温下,供水管道也可能冻裂,导致水源污染或进一步中断。

新冠疫情的阴影:叠加危机的双重打击

更具讽刺意味和悲剧色彩的是,这场能源和水资源危机,发生在德州新冠疫情仍未缓解之时。

医疗资源挤兑: 医院的电力和供水本就是生命线。一旦断电,依赖电力维持生命的重症患者将直接面临生命危险。医院的制氧设备、监护仪、手术室等等,都需要稳定的电力供应。同时,缺乏饮用水和卫生设施,也使得医院的感染控制工作雪上加霜。
疫情管控难度加大: 居家隔离和佩戴口罩是防控疫情的重要手段,但当家中断水断电,人们被迫出门寻找食物、水源和避寒场所时,聚集和接触的风险大大增加,可能导致病毒的进一步传播。
疫苗接种受阻: 疫苗的储存和运输需要严格的冷链,任何电力中断都可能导致疫苗失效,延缓接种计划。
心理创伤加剧: 在疫情带来的焦虑和不确定性之外,又加上寒冷、黑暗和饥渴的生存考验,无疑是对德州人民心理健康的沉重打击。

反思与追问:为何会“失灵”?

这场灾难性的事件,迫使我们对德州的能源体系和应急管理能力进行深刻反思:

1. 基础设施的脆弱性: 德州长期以来奉行的“低监管”和“市场化”能源政策,是否在一定程度上牺牲了基础设施的抵御能力?电网和油气井是否充分考虑了极端天气的影响,并进行了必要的升级和维护?为何风力发电机在严寒下如此不堪一击?
2. 应急预案的不足: ERCOT在应对极端天气方面的预案是否充分?在预测到严寒来临后,是否采取了足够有效的措施来保障能源供应?信息发布和居民疏散引导是否及时有效?
3. 跨区域协调的缺失: 德州电网的独立性,在这次危机中暴露了其“自顾不暇”的弱点。当本州能源无法满足需求时,能否与邻近州甚至全国电网进行协调,获得电力支援?
4. 能源结构单一的风险: 虽然德州在可再生能源领域投入巨大,但在极端天气下,依赖天然气和风能的比例过高,一旦这些能源形式遭遇瓶颈,整体供应便岌岌可危。能源结构的多样性和稳定性同样重要。
5. 应对叠加性危机的能力: 德州在应对新冠疫情这一“慢燃”危机之时,又遭遇了这场“快燃”的极端天气危机,其应急管理体系是否能够同时处理多重、相互影响的危机?

展望:漫长的恢复之路与深远的警示

目前,随着气温回升和部分电力设施的抢修,德州正逐步走出这场“黑暗时刻”。然而,断水断电造成的经济损失、居民生活的混乱以及心理创伤,将是长期而艰巨的恢复任务。

这场灾难不仅仅是德州一州的事件,它向全美国,乃至全世界都敲响了警钟。在全球气候变化日益加剧,极端天气事件频发的当下,任何一个地区,尤其是能源供应高度集中的地区,都可能面临类似的挑战。

我们必须承认,依靠高效的市场化运作可以带来经济效益,但当遇到超出市场预期的“黑天鹅”事件时,基础设施的韧性、政府的宏观调控能力以及社会整体的互助精神,才是抵御灾难的关键。德州的遭遇,是一个沉痛的教训,它提醒我们,在追求发展的同时,更要时刻警惕并加固那些维系我们生存的“生命线”。

网友意见

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更新:我的播客录完了,给大家补充一下



德州总供电量在80GW,本次事件中出现了30GW的缺口,也就是说,超1/3的电力产能不能正常供给。

作为能源核心州和杀人狂的老家,你大得州断电的原因是什么?

几周前,得州遭遇了寒潮。气温降低到了-22℃至-2℃。而得州往年的冬季气温在5℃左右,这次的寒潮为得州达到30年以来的最低温。2月20日,拜登宣布得州进入重大灾难状态。

寒潮来临的时候,蝴蝶效应产生了,先是水管被冻、电没有支持到水厂,因此大面积停水。其次是船舶无法通航、机场也因配套不足关闭,导致物资(包括能源原材料和防疫物资)都无法抵达。

再有,很多家庭使用了传统的壁炉、明火等取暖设备,玩不转,因而出现了一氧化碳中毒身亡的事,(得州气候相当于我国的东南沿海,可理解为南方人不会烧炉子)

因此,根本原因:极端天气。

但是,寒潮没有地域歧视,美国71%的领土都遭遇寒潮。起码会有14个州受到严重影响,为什么,寒潮断电的总人数在550万人左右。但其中410万人,是得州人呢?

难道是林肯和张伯伦发动的寒潮么?

不,关于寒潮链条,我整理了几个核心的观点,我保证我看的都是严肃媒体和政策家的评论,国内应该没有什么人整理这件事:

1,黑得州电网独立。

2,黑得州没有“反脆弱”机制。

3,黑新能源。

我们就别一条一条看了,把这三个原因连立起来,你可以理解为:

A,罗斯福总统要成立联邦政府电力委员会,来专门监督美国各个州的电力销售。但是得州的供电公司反骨多长了两枚,不想进“国家电网”,他们想自己玩“南方电网”(仅为比喻,求两司不杀)。原因是得州始终不爽联邦,打架打不过,但决不跪下,在你提出任何法令建议时,得州首先得反应是一把跳到房顶上,大喊:我!不!要!

B,既然老子自己玩,那……咱不整后宫番,我们要开放式婚姻,民营大电厂可进,小破电厂也能进网,老百姓自己决定买谁家电。于是,得州在deregulation(去监管)的环境中,电价hin便宜,大概能低个20%。对比加州,差不多是一半。套用我国的情形,加州在用商电的价格享受民电。

C,那么……便宜是有便宜的代价的,得州自己说了算惯了。丝毫没有集体意识、忧患意识、以人为本的意识,只知道搞本本主义……(um,我国官僚的这套贯口说的就是他们)并且,得州其实是没有我国的备用机制的。引用一下我国备用机制:

在我国,预留充足的冗余度,确保电网稳定运行,是电网公司电力调度机构的职责。电厂和用户在电网天平的两端,调度实时调整两端的多少,保证天平的平衡。有多少运行备用,就有多少调整的手段,但这些手段中的一部分,现在没有使用的时候,实际上是闲置的资产,所以留多少备用,有一个安全和经济的平衡考虑。
我国有:
(1)运行备用
指为保障电网安全运行和可靠供电,在电网运行方式安排及实时调度运行中,为应对瞬间负荷波动、负荷预计偏差、设备的意外停运等不确定事件所预留的额外有功容量。
(2)负荷备用
指接于母线且立即可以带负荷的备用容量,用以平衡瞬间负荷波动与负荷预计误差。负荷备用容量满足电网稳定限额约束,且至少能持续4 小时满足系统需要,容量不低于最大统调负荷的2%。
(3)事故备用
指在规定时间内(10 分钟内)可供调用的备用容量,用于应对发电设备或输变电设备非计划停运导致的功率缺额。
(4)一次调频备用
指系统频率偏离目标频率时,机组旋转备用中能够实时通过调速系统调整在3-60 秒内自动调出并维持系统频率稳定的有功备用容量。一次调频备用容量按照同步电网发生单一复杂故障后系统最低频率不低于49.4Hz、准稳态频率恢复至50±0.2Hz 配置,各控制区按照所属调管范围内的装机容量比例分摊。
(5)二次调频备用
……
(6)三次调频备用
……
(7)发电侧备用
……
(8) 负荷侧备用
……
(9)负备用
……

既然美国没有集中力量办大事的能力,他们依赖的并不是“更好的预备”而是“容量市场”机制,(由于电力没法存储)发电厂会储备一些闲置的设备,或者是一些发电机不会以最大功率进行发电,这些“冗余”在关键时刻可以拿来被售卖、应急,就被叫做“容量市场”。

哈哈,巧了,你大得州为了电价便宜(电网独立),没有容量市场的监管和生产习惯,谢谢!

D,至少15%的电力故障是新能源不给力,说你呢,风叶。

风机中使用的润滑油,基本上都是合成油,在零下三十多度的极端温度下依然可以正常运行。德州之前的气温虽然很冷,但同样的机型在更冷的气候下运行,如怀俄明州、明尼苏达州、阿拉斯加、加拿大,甚至在南极洲也很少有运行问题。
这次暴风雪的过程,先是下雨,接着是冻雨,然后是湿雪。 所有这些都可能使风机的叶片结冰。如果冰层变得太厚,将导致风机系统振动过大从而不得不停机。 德州的风场运营方对处理冰冻完全没有经验,甚至可能出于谨慎考虑,在不需要停机的时候主动将风机断网。
风力发电机的设计充分考虑了极端工作环境,有一些选装方案可以帮助缓解寒冷气候下的叶片结冰,如叶片涂层或将热空气吹入叶片。当然,为了节约成本,德州的风机普遍没有加装这些方案。
在风机抢装时期(因为政府的新能源补贴),为了有更多的风机可用,有很多不同机型的风机被装在德州,其中就有一些寒冷气候机型。但是为了降低运维成本,很多本来包括在寒冷气候机型选装方案,比如辅助油液加热器,都被拆掉了。
就算所有这些风机因冰冻而停机,德州南部的风机依然在产电。事实上,正是因为今年寒冬的风更大,这些风机的产电量还会超过正常水平,这也补偿了一部分德州北部平原风机停机而损失的电量。所以,能源危机中因为风机停机而造成的短缺可能并没有人们预计的那么多。

分析人士解释,这并不是清洁能源的锅,我对此持保留态度。2021年一月,德州能源供应中天然气、煤、核能、风能分别占比35%、22%、12%和25%,风叶的占比非常高。我的推测是,也许风叶在此次寒潮中表现还超过了热电,但得州,乃至全美新能源产业是依赖立法且缺乏路径支持的,因而目前的风电在关键时期不能起到决定性的挽救作用。我还有进一步的推论,稍后会做一期播客单独讲这个事。


不出意外的话,风叶这部分缺电是我们理解整体得州能源市场乃至美国能源市场的钥匙,我已经掌握进一步的证据,立flag,等我出差回来立刻更。

否则,遇上得州人遭殃,我们只能口嗨:

加州又赢了一次,

北方面军又赢了一次。

或者是中国又赢了一次。

你麻不麻啊?




顿时让我想起了洪桐县把家用煤炉封掉的事情。

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