“跌得挺狠??！”

這句話不僅可以用在最近的股票市場(chǎng)，還可以準(zhǔn)確地描述上周得克薩斯州的天氣。

冬日最高氣溫可達(dá)25攝氏度的得州，在今年突然進(jìn)入“冰汽時(shí)代”。零下十?dāng)z氏度的氣溫加上降雪，讓得州人民體會(huì)到買一個(gè)可以制暖的空調(diào)是多么重要。

等等！就算有空調(diào)，也沒有電了！

得州氣溫驟降至零下丨WikiCommons

得州，比冷更慘的是停電

鋪天蓋地的新聞報(bào)道了寒潮期間得州人的噩夢(mèng)生活。極寒天氣導(dǎo)致的大規(guī)模停電，使得一貫以空調(diào)取暖的美國(guó)人手足無措。

得州遭遇大面積停電事故丨Youtube/Associated Press

停電帶來的影響不僅在人員受凍方面。由于屋內(nèi)氣溫過低，很多房屋水管凍裂，形成冰柱或者水簾洞。

得州一歷史博物館里由于水管凍裂“水漫金山”丨FORT WORTH MUSEUM OF SCIENCE AND HISTORY

有些人只能在汽車?yán)锟堪l(fā)動(dòng)機(jī)熱量維持，卻因一氧化碳中毒身亡。

得州一氧化碳中毒人數(shù)激增丨h(huán)oustonchronicle

與此同時(shí)，得州的電價(jià)也漲到天上去了，少數(shù)地方的電價(jià)甚至高達(dá)人民幣60元一度電，較往常上漲數(shù)百倍。普通人真實(shí)地體會(huì)到了“用不起電”的悲劇。

得克薩斯州電價(jià)有一個(gè)巨大的漲幅丨Refinitiv

這次的災(zāi)害已經(jīng)過去一陣子，人們對(duì)于災(zāi)情的反思也逐漸展開。得州的電力資源非常富裕，平日里的電價(jià)也十分低廉，一場(chǎng)寒潮導(dǎo)致了如此大規(guī)模的災(zāi)難，實(shí)在令人難以置信。

新能源，行不行??？

大部分停電的直接原因無外乎兩種：發(fā)電量急劇減少和輸電線路損壞。得州這次的情況也不例外。

《華爾街日?qǐng)?bào)》和得州州長(zhǎng)，都將停電怪罪到了得州的新能源供電上。得州雖然電能富裕，但主要以清潔能源發(fā)電為主，傳統(tǒng)的燒煤的火電僅占比20.31%。這次的極寒天氣，使得很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)組被“凍住”，一半的風(fēng)力渦輪機(jī)凍結(jié)，風(fēng)力發(fā)電在總發(fā)電量中的占比從42％驟降至8％，煤炭和核能的基本出力已經(jīng)不足以支撐電網(wǎng)。

居中嚴(yán)寒中“冰凍的”風(fēng)機(jī)丨Youtube/BCS

《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》（The Economist）雜志卻對(duì)此觀點(diǎn)進(jìn)行了批駁?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電份額并沒有過多，只占20%左右，風(fēng)電的損壞僅僅是造成大停電的原因之一，除此之外，天然氣井的凍結(jié)，核電站由于風(fēng)雪的原因無法運(yùn)作等因素共同造成了此次悲劇。追根溯源，都是寒潮的鍋。這次的寒潮只是一個(gè)意外，不能因此就放棄清潔能源。

撇開對(duì)清潔能源的指責(zé)，得州電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)也難辭其咎。由于復(fù)雜的歷史原因，得州電網(wǎng)不與外界連通，無法收到外界輸送的電能。同時(shí)得州的電力行業(yè)高度市場(chǎng)化，電力公司有大大小小數(shù)百個(gè)，充分競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果就是，平日里電價(jià)比較便宜，一旦出事，電價(jià)就會(huì)呈幾何級(jí)數(shù)地增長(zhǎng)，正在運(yùn)行的機(jī)組便可以大發(fā)橫財(cái)。

風(fēng)電不夠，火電來湊

風(fēng)能、太陽能、水能、地?zé)崮芎秃四堋鍧嵞茉丛跍p少污染與可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)目標(biāo)中大放異彩，但其中的問題也亟待解決。

清潔能源的發(fā)電性質(zhì)決定了它的先天缺陷：對(duì)自然環(huán)境的依賴。太陽能對(duì)天氣的依賴不用多說，風(fēng)能則更令人捉摸不透。

光伏發(fā)電極易受到天氣影響丨Pixabay

電能幾乎不可儲(chǔ)存，需要即發(fā)即用，這就有可能造成“急需的時(shí)候太缺，不用的時(shí)候太多”的情況。

另一方面，即使新能源方法發(fā)出了電，電網(wǎng)也不一定愿意接入線路，因?yàn)樗╇娰|(zhì)量難以保證。供電質(zhì)量不僅在于一般意義上的“供電功率穩(wěn)定”，還有其他方面的因素。像風(fēng)電、水電這樣的出力隨機(jī)性較大的發(fā)電方式，會(huì)對(duì)電網(wǎng)中交流電頻率產(chǎn)生不利影響。對(duì)于光伏發(fā)電而言，還涉及到電流變換的問題：太陽能電池板發(fā)出的是直流電，需要經(jīng)過特殊處理（逆變）變成交流電，才能為大多數(shù)用戶使用。逆變的過程中，需要應(yīng)用到很多半導(dǎo)體器件，這些器件具有高速開關(guān)的特性，這一過程也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響。

光伏發(fā)電需要經(jīng)過換流站才能接入電網(wǎng)丨Wikicommons

為了解決這些問題，有關(guān)部門一般會(huì)留一部分火電機(jī)組作為備胎?；痣娬静粌H不受天氣影響，還可以做到“即用即發(fā)”——已經(jīng)燒起來火的機(jī)組可以做到半小時(shí)內(nèi)即發(fā)出電來。

不過，當(dāng)火電機(jī)組占比過低，新能源發(fā)電占比過高時(shí)，備胎數(shù)量不夠，“缺電”的情況便一觸即發(fā)。如何更好地使用新能源，使之科學(xué)地取代傳統(tǒng)發(fā)電方式，正是當(dāng)前面臨的關(guān)鍵問題之一。

躲不掉的挑戰(zhàn)——寒潮

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，突如其來的天氣變化帶來的不僅是用電負(fù)荷的突然變化，電力輸送與電力調(diào)配也會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn)。

2008年辛苦搶修電力的電網(wǎng)工人們丨Wiki Commons

中國(guó)在2008年冰雪災(zāi)害后，為了減少大規(guī)模冰凍對(duì)電力系統(tǒng)的損失，采用了直流融冰技術(shù)和無人機(jī)噴火融冰等“黑科技”，極大提高了電網(wǎng)對(duì)于冰雪災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力。

直流融冰技術(shù)可以迅速融化電網(wǎng)覆冰丨Bilibili/電網(wǎng)頭條

與此同時(shí)，中國(guó)目前正在增加跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的建設(shè)。特高壓輸電、高壓遠(yuǎn)距離直流輸電的新聞也常常見諸報(bào)端，這保證了某個(gè)區(qū)域發(fā)生災(zāi)害而無法發(fā)電時(shí)，可以做到“八方支援”的效果。

中國(guó)的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)能將電力輸送各方，圖為電網(wǎng)員工正在檢修高壓線丨作者供圖

我國(guó)在大力發(fā)展新能源發(fā)電的同時(shí)，也在努力克服新能源發(fā)電的問題。這其中不僅包括了對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量影響大，分布式的新能源帶來的電網(wǎng)震蕩問題，還包括這次得州停電暴露出的新能源機(jī)組出力極不穩(wěn)定的問題。

隨著中國(guó)氣象水平的提高、衛(wèi)星系統(tǒng)的完善，對(duì)天氣的高精度模擬和預(yù)測(cè)也愈發(fā)成為可能，這為高精度預(yù)測(cè)新能源出力提供了條件。電網(wǎng)公司也在逐步加大投入，建設(shè)更先進(jìn)的新能源機(jī)組和換流站，最大限度保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，各級(jí)調(diào)度部門也會(huì)采用先進(jìn)的算法，完善在線監(jiān)測(cè)和跟蹤操作，使得來自新能源的電力更加高效地流入需要它們的地方。

環(huán)保是個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的議題，我們身邊也必定會(huì)出現(xiàn)越來越多新能源的身影。想要在新能源出力急劇下降時(shí)，保證供電的穩(wěn)定性，需要不斷提高電網(wǎng)智能化程度，提高調(diào)度水平。

參考文獻(xiàn)

[1]范偲偲.新能源高比例發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的影響分析與應(yīng)對(duì)措施[J].機(jī)電信息,2021(05):61-62.

[2]Texas electricity market bills soar after price freeze.

https://inversezone.com/2021/02/20/texas-electricity-market-bills-soar-after-price-freeze/

[3]https://www.wsj.com/

[4]Texas Republicans criticized for misleading claims that renewable energy sources caused massive outages.

https://www.cnn.com/2021/02/18/politics/texas-power-outages-political-fallout/index.html

[5]https://www.economist.com/

[6]韓雪,任東明,胡潤(rùn)青.中國(guó)分布式可再生能源發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].中國(guó)能源,2019,41(06):32-36+47.。

[7]李秋月,張喜榮.新能源發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)分析[J].中國(guó)市場(chǎng),2014(15):100-102.

本文來自微信公眾號(hào)：果殼（ID：Guokr42），作者：小圓