周日晚上，一股北极气流席卷美国大平原南部，德克萨斯州的发电厂开始陆续离线。
美国能源信息署的数据显示，周日晚上 9 点至周一凌晨 3 点（当地时间），风力发电量下降了 32%。煤炭发电量下降了 13%。而天然气发电是德克萨斯州电网的基石，在此六小时内骤降了 25%。
到周一早上 7 点左右，太阳升起时，德克萨斯州主要电网的能源需求已飙升至约 71 吉瓦。但德克萨斯州的发电厂只能勉强提供约 51 吉瓦的电力，导致数百万人断电，在寒冷中瑟瑟发抖。
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更靠北的地区情况则有所不同。西南电力池 (SPP)（一个从德克萨斯州北部延伸到加拿大边境的 14 个州的电力系统）的部分地区气温甚至更低。但那里的煤炭和天然气发电厂的发电量保持稳定，甚至有所增加。与此同时，风力发电量遵循了正常的模式，即在白天逐渐下降，然后在周一晚些时候再次回升。中大陆独立系统运营商 (MISO)（一个从路易斯安那州延伸到加拿大马尼托巴省的 15 个州的系统）的情况也类似。
MISO 和 SPP 都未能完全摆脱寒冷的影响。两者都被迫切断对客户的电力供应，以稳定电网。然而，与德克萨斯州的情况相比，这些停电在持续时间和范围上都受到限制。
这些差异指出了导致德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT，该州的主要电网运营商）自周一以来强制实施持续停电的一些关键故障。这也突显了拜登政府和气候活动家在寻求使美国电网系统脱碳时面临的挑战。
ERCOT 面临多重挑战。首先，与其邻近地区相比，它更依赖天然气发电，而邻近地区仍然拥有相当规模的煤炭发电厂。
这很重要，原因有二。天然气也满足供暖需求，这意味着在寒潮期间对燃料的需求会激增。煤炭则没有这种竞争。这也使该州容易受到天然气供应中断的影响。许多气井也产出水和馏出物，这些物质在寒冷天气中会冻结。
科罗拉多矿业学院佩恩公共政策研究所研究能源系统的研究员亚历克斯·吉尔伯特说：“这里的一个重要教训是，天然气被视为可靠的资源，但事实并非如此，因为它依赖于准时交付。” “对我来说，从 SPP 和 MISO 南部来看，还有其他规划原因，但它们的能源结构更加多样化，这绝对对它们有所帮助。”
这并非是对煤炭的认可。美国的大多数燃煤电厂都比较老旧，而且公用事业公司现在对它们的投资也越来越少，这两个因素都增加了极端天气事件期间强制停电的可能性。相反，吉尔伯特认为，美国需要采取全面的能源规划方法，其中包括能源效率和清洁技术的发展，以补充风能和太阳能。
该清单上的另一项是针对极端天气事件的规划，而这正是 ERCOT 的不足之处。
北美电力可靠性公司 (NERC) 在其最新的冬季可靠性评估报告中预测，在极端天气事件中，ERCOT 的冬季需求峰值约为 67 吉瓦。美国能源信息署的数据显示，周二上午，ERCOT 的需求达到了预测峰值 75 吉瓦。
与此同时，ERCOT 电网的电厂停运数量远远超出预期。该电网运营商预测，在极端冬季天气事件期间，电厂停运量将接近 14 吉瓦。昨晚，ERCOT 官员表示，约有 43 吉瓦的电厂被迫离线。这个总数包括已经因计划维护而离线的电厂。
电厂停运数量之多突显了 ERCOT 与其他同行的最大区别。尽管 2011 年曾经历过冰冻天气，导致气井井口冻结，燃煤电厂停运，但德克萨斯州的系统显然没有为这次寒冷天气做好准备。
美国南部地区的许多发电厂并未封闭在建筑物内，锅炉和涡轮机暴露在室外。这是有意为之的。将关键发电厂基础设施留在室外可以防止在温暖时期产生过多的热量积聚。但正如NERC 2019 年的一份报告所明确指出的那样，这可能会使发电厂在寒冷天气中变得脆弱，该报告调查了 2018 年美国东南部的寒潮。
相比之下，大平原和美国中西部上游地区的电力规划者通常会封闭他们的电厂，因为他们“预计必须在寒冷天气条件下运行”，前能源部官员、现任顾问苏珊·蒂尔尼说。“德克萨斯州的情况并非如此，因此该州如此大范围的空前寒冷天气使设备难以正常运行。”
发电厂设计在关于 ERCOT 电网为何失败的政治辩论中至关重要。共和党人抓住风力涡轮机结冰一事，警告称可再生能源正在危及电网。
民主党人则回应说，天然气和煤炭是当今德克萨斯州电厂停运的主要原因。但风力涡轮机和化石燃料在北部气候寒冷的地区都能正常运行，因为它们的设计能够承受冬季的严寒。
吉尔伯特说：“风能和太阳能并非是导致德克萨斯州事件的主要因素。他们对这些特殊事件有规划；他们知道在这种事件中，风能和太阳能的产量会很低。” “也就是说，展望未来，风能和太阳能在冬季需求方面将面临挑战。当我们试图使电力系统脱碳时，这是我们必须正视的问题。”
事实上，德克萨斯州的困境突显了美国气候倡议者面临的一些挑战。在美国大部分地区，冬季可再生能源发电量会下降，而能源需求会激增。相比之下，夏季的挑战相对容易，因为太阳能发电通常与高温引起的需求高峰相匹配。
佐治亚理工学院研究能源系统的教授艾米丽·格鲁伯特说，使这一难题更加复杂的是，美国正试图同时进行两次能源转型。一是将发电厂从污染较重的发电厂转向清洁能源发电厂。二是转向电气化建筑和汽车，这些建筑和汽车以前依赖石油和天然气。
格鲁伯特说，扩大能源规划以涵盖建筑效率标准等领域对于帮助减少需求和缓解电网压力至关重要。即便如此，她补充说，“这将非常非常困难。”
转载自《E&E News》，经 POLITICO, LLC 许可。版权所有 2021 年。E&E News 为能源和环境专业人士提供重要新闻。