極端天氣推高能源需求,美國電網改革跑得過氣候變化嗎?

2021年07月13日14:04

  原標題:極端天氣推高能源需求,美國電網改革跑得過氣候變化嗎? 來源:澎湃新聞

  當地時間7月12日,美國國家氣象局(NWS)發佈高溫預警,提醒美國西部部分地區市民注意補水,警惕“前所未有”的高溫風險。氣象局稱,自6月1日起至今,已有67個氣象站的數據追平或打破了75年來的高溫紀錄。

  《洛杉磯時報》援引拉斯維加斯國家氣象局的氣象學家切爾西彼得斯的話稱,7月9日,加州死亡穀國家公園的最高氣溫達到了130華氏度(54.44攝氏度),打破了1913年創下的紀錄。7月11日,死亡穀的平均氣溫高達118.1華氏度(47.83攝氏度),《華盛頓郵報》評論,這是地球上有史以來觀察到的最高日平均溫度。

  氣候變化和極端天氣帶來的影響已不容忽視,美國目前面臨的問題除了老化的電網,還有即將到來的令人不安的未來。

  各地野火肆虐

  與此同時,根據美國國家跨部門消防中心的數據,目前美國境內共有59處野火正在12個州同時燃燒,大火共燒燬了 863976 英畝(約3500平方公里)土地。

  當地時間2021年7月10日,美國加利福尼亞州,貝克沃斯綜合火災在當地肆意蔓延,摧毀多棟住宅,火光衝天。消防人員在火災現場參與滅火工作。人民視覺 圖

  據美聯社報導稱,加州今年最大的野火——貝克沃斯(the Beckwourth Complex)大火——仍在內華達州沿線肆虐,截至7月12日上午,燃燒面積已達362平方公里,州監管機構要求市民自願“儘可能多地節約用電”以避免潛在的停電風險。

  在俄勒岡州,布迪萊格大火(Bootleg Fire)在靠近克拉馬斯縣斯普拉格河鎮的弗里蒙特-維納瑪國家森林時發生爆炸,火勢蔓延240平方英里(621 平方公里)。火災還中斷了為鄰近的加利福尼亞州提供高達 5500 兆瓦電力的三條輸電線路的服務。

  華盛頓東南部的一場野火蔓延至近 60 平方英里(155 平方公里)。而在愛達荷州,州長布拉德·利特爾已動員國民警衛隊幫助撲滅雷暴席捲乾旱地區後引發的火災。

  10日,一架小型飛機在對莫亞利桑那州哈維縣農村野火的調查中墜毀,兩名機組人員喪生。遇難者為 62 歲的空中戰術小組主管傑夫·皮丘拉(Jeff Piechura),一位退休的圖森地區消防隊長,遇難前正為科羅納多國家森林工作,以及 48 歲的馬修·米勒(Matthew Miller),美國林務局簽約的獵鷹執行航空隊的一名飛行員。美國國家運輸安全委員會正在調查這起事故。

  電網改革迫在眉睫

  7月12日,加州國際標準化組織(Cal ISO)發佈Flex Alert節電警報,敦促加州居民在下午4時至9時間調高空調溫度,關閉不必要的照明設備並避免使用大型電器。ISO已連續於9日、10日發佈類似警報。

  為應對極端高溫天氣,加州州長加文·紐瑟姆於10日簽署一項能源容量釋放令,該命令允許緊急使用輔助船舶發動機以緩解該州電網的壓力。

  據新聞評論網站VOX稱,這已不是最近幾個月的極端天氣第一次給電網造成嚴重問題。在今年2月冬季風暴襲擊德克薩斯州期間,近500 萬人受斷電影響。6 月,加利福尼亞州建議居民在非高峰時段為電動汽車充電以節省能源。在本週的熱浪襲來時,在幾個街區停電後,有史以來第一次,紐約市官員向居民發送了緊急移動警報,敦促他們節約能源。

  顯而易見的是,面對氣候變化帶來的影響,美國的電網還沒有做好應對準備。報導指出,隨著氣候變化包括極端天氣事件帶來的影響越來越嚴重,美國現在正在與時間賽跑,將其能源供應轉向風能和太陽能等可再生能源,同時也需要越來越多的電力來滿足市民的需求——從為更多空調供電到應對日益增長的電動汽車數量。

  更進一步而言,在極端天氣面前,擁有一個可靠的電網是關乎生死的問題。據BuzzFeed稱,在今年2月德克薩斯州冬季風暴造成的最嚴重的停電事件中,估計有700人死亡。而在過去一週太平洋西北地區和加拿大的熱浪中,已有數百人死亡。

  美國電網是如何運作的

  2020年,美國約40%的發電來自燃氣發電。雖然電網目前仍然依賴大量的煤電,但越來越多的電力來自太陽能和風能等可再生能源,這有望使電網更具可持續性。雖然其中一些來源對環境的影響比其他來源嚴重得多,但它們都為電網提供電力,這是一個由高低壓電線、傳感器、電線杆和變壓器組成的巨大工程系統。

  電力穿過電網,從長距離輸送電力的高壓線轉移到低壓線,這一過程被稱為“降壓”。低壓線路將電力分配給建築物,然後是個人電器和電子產品。但其中的障礙是,目前,美國仍然面臨著輸電線路擁堵的問題,這些線路已經達到了他們可以輸送的電量極限。在佛蒙特州,由於電網已經達到最大限度,太陽能和風能只能暫停發電。

  美國電網是由幾個區域電網互相連接組成,這些電網連接在一起並以 60 赫茲的頻率同步運行。雖然這些系統非常龐大,但對電網的監督卻有些拚湊的意思。為電網發電的有全國10000多座發電廠。但電網本身,包括輸配電系統,由國有和私營實體共同運營,包括一些公私合作。然後,紐約市的 Con Edison 和舊金山的 PG&E 等當地公用事業公司將電力最終輸送到人們的家中。

  電網不連接更廣泛的系統可能會導致更大的問題。例如,德克薩斯州選擇運營自己的電網,該電網在很大程度上獨立於其他地區電力系統。雖然這賦予了該州更多的自主權,但有些評論認為,如果該州的電網能夠從其他電源中獲取電力,那麼在2020年的冬天,德克薩斯州就可以避免那場毀滅性的停電。值得注意的是,在2020年的同一場風暴中,與德克薩斯州臨近的俄克拉荷馬州便能夠借其他州的幫助以保持供電。

  炎熱的天氣會推高能源需求,通常是為空調供電,這會導致電網過載並導致斷電——部分斷電會降低整體可用電力。與此同時,高溫會降低發電廠的效率,限製電力線可以攜帶的能量,並使變壓器更容易發生故障(變壓器有助於控製整個電網的電壓)。

  與此同時,發電廠需要用水來冷卻系統,這導致了它們對水的高度依賴。炎熱乾燥的天氣推動了對空調的需求,繼而推動了對能源的需求,最終推動了電網對水的需求。然而,在乾旱時期水資源往往供不應求。同時,冷卻系統也需要電力,這也增加了能源需求。

  拜登政府電網改革計劃

  今年4月27日,拜登政府宣佈了一項超過 80 億美元(約合人民幣517.14億元)的改善美國電網的計劃,能源部長詹妮弗·格蘭霍姆(Jennifer Granholm)宣佈推出兩種關鍵融資工具,可以促進高壓輸電線路的建設,以提高電力的覆蓋範圍、可靠性和彈性,並釋放更多國家的清潔能源資源。

  目前,美國西部地區電力管理局輸電基礎設施計劃的 32.5 億美元基金已開放申請,申請者可以利用這些申請來獲得項目支持,並為開發西部可再生能源的輸電項目提供低成本資金。

  美國能源部的貸款計劃辦公室正在申請高達 50 億美元的貸款擔保,以支持創新的輸電項目以及聯邦認可的部落國家或阿拉斯加原住民公司擁有的輸電項目。這包括高壓直流 (HVDC)系統、連接海上風電的傳輸以及位於鐵路和公路沿線的設施。

  然而,評論稱,拜登能否成功應對更新電網的複雜挑戰還有待觀察。如果政府不採取行動,私營公司可能會承擔修復電網的工作,並且無法保證他們會將美國電力供應的長期保障置於個人利益之上。

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