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本月早些時候席卷半個美國的極寒天氣導致整個中部地區(qū)遭遇前所未有的大范圍停電，得克薩斯州尤為嚴重。該州電網(wǎng)運營商得州電力可靠性委員會(Electric Reliability Council of Texas，簡稱ERCOT)掙扎著滿足歷史性的高用電需求，而電廠——主要是燃氣電廠——卻因冰凍天氣而發(fā)生故障或無法獲得足夠的燃料，這讓數(shù)百萬人無電可用。
與去年夏天加州的停電相似，此次緊急事件的根源是復雜的，需要幾個月才能做出全面的評估。但很快，大量不實或誤導性言論就已出現(xiàn)，聲稱得克薩斯州風電占比太大是導致此次停電的主要因素，并稱只有化石燃料電力才能確保電網(wǎng)的可靠性和韌性。這些說法不僅不對，而且把公眾的注意力從為了避免重蹈覆轍而真正要做的工作轉(zhuǎn)移開。
正如一再被證實的那樣，過去一百年來建立的化石燃料電廠以及圍繞其建立的電力系統(tǒng)格外容易受極端天氣的影響，而氣候變化正導致極端天氣愈發(fā)常見。危機當前，應(yīng)該針對問題的根源采取前瞻性的解決方法，而不是基于過去的錯誤解決方案，即一味堅持既昂貴又不安全的依賴化石燃料的集中式電力系統(tǒng)。
導致停電的不是可再生能源
得州當前的電力危機和去年加州停電背后的根本驅(qū)動力都是氣候變化。氣候變化讓極熱和極寒天氣都更加常見，這給根據(jù)上世紀天氣條件設(shè)計的電力系統(tǒng)，包括電站和電網(wǎng)，都帶來了超出設(shè)計條件的壓力。
目前得州極寒天氣帶來的后果同時揭示出電力系統(tǒng)需求側(cè)和供給側(cè)的問題。在需求側(cè)，60%的得州居民用電取暖，而且其中絕大多數(shù)家庭使用的是低效的電阻加熱，而非現(xiàn)代而高效的熱泵。因此，當該州大部分地區(qū)的溫度降至接近歷史最低點時，電力需求飆升，遠遠超出了應(yīng)急計劃所能覆蓋的水平。簡言之，得州電力可靠性委員會沒有料到氣候變化會造成如此高的電力需求。
該州少數(shù)依靠燃氣取暖的家庭的用氣需求也給電網(wǎng)帶來了問題。首先，低溫導致天然氣管道流量受到限制，這使天然氣總體供應(yīng)受限。其次，可用的天然氣供應(yīng)量被用于優(yōu)先照顧建筑供暖，進一步導致電站燃料供應(yīng)不足。而且即使天然氣被輸送進了燃氣電站，它們也往往不起作用：寒冷的天氣還導致燃氣發(fā)電機本身出現(xiàn)機械故障。
盡管冰凍確實讓風力發(fā)電出現(xiàn)了一些故障，但重要的是要分清得州電力可靠性委員會期待風電在此類緊急事件中做出的次要貢獻，以及它期待燃氣電站在滿足高峰用電需求方面所扮演的主導角色。得州電力可靠性委員會的一位發(fā)言人表示，風力渦輪機結(jié)冰是此次停電中“最不重要的因素”。此外，值得注意的是，這個問題解決起來相對簡單。例如，加拿大的“嚴寒天氣工具包”讓風機能在非常低的溫度中工作。
此外，電網(wǎng)規(guī)劃者也明白用電高峰期常常無風力可用，他們看重的恰恰是風力發(fā)電的主要優(yōu)點：只要刮風就能獲得廉價、無污染的電力。另一方面，采用燃料發(fā)電的一個主要理由是其理論上可以在任何天氣條件下發(fā)電，但這卻恰恰未能在得州得以實現(xiàn)，那里40%以上的煤炭、天然氣和核電站都因寒冷而停轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)性解決方案是唯一的出路
為了應(yīng)對氣候變化這類對電網(wǎng)和能源經(jīng)濟整體都會產(chǎn)生影響的根本性干擾因素，我們需要超越源于上世紀的技術(shù)的尋常策略。此類舊式方案通常注重的是“強化”電網(wǎng)的各個組成部分，而無法應(yīng)對這些組成部分之間的相互依賴性，以及能夠?qū)е麓蠓秶鸀?zāi)難性停電的新型風險。
有三類超越守舊經(jīng)驗的方案有助于開始降低這些風險。首先，電網(wǎng)規(guī)劃者和決策者必須考慮電網(wǎng)面臨的“新常態(tài)”，尤其是氣候變化導致的極端天氣事件(包括高溫、火災(zāi)或者極寒)在規(guī)劃中必須被考慮到，此外還有這些極端天氣與汽車和建筑等領(lǐng)域的新興電氣化趨勢之間的相互作用——這些趨勢讓電力變得愈發(fā)關(guān)鍵。
其次，電力行業(yè)應(yīng)從舊式韌性方案過渡到認識到21世紀的風險并利用適當?shù)募夹g(shù)去應(yīng)對它們的新方案。若將包括定向能源效率(targeted energy efficiency)、需求彈性(demand flexibility)、社區(qū)尺度屋頂太陽能光伏、電池儲能系統(tǒng)，以及先進的配電系統(tǒng)控制在內(nèi)的技術(shù)部署在靠近終端用戶的地方，就可以在電網(wǎng)大范圍停電期間繼續(xù)為關(guān)鍵設(shè)施和荷載服務(wù)。此類技術(shù)在電網(wǎng)正常運作期間同樣能夠創(chuàng)造經(jīng)濟價值，并且能夠支持社區(qū)能源目標，相比重金投資冗余化石燃料發(fā)電設(shè)施，它所創(chuàng)造的電網(wǎng)韌性成本更低、價值更高。
第三，電力行業(yè)應(yīng)繼續(xù)優(yōu)先投資于老舊電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化改造。為了減少碳排放從而避免氣候變化帶來最壞的影響，從而真正解決電網(wǎng)不穩(wěn)定的根本原因，我們必須擴大電網(wǎng)，使之為更大比重的經(jīng)濟活動供電。在這個過程中，從一開始就將電網(wǎng)的韌性考慮在內(nèi)，就可以降低轉(zhuǎn)型包含的成本和風險。例如，通過擴大輸電網(wǎng)絡(luò)接入低成本的可再生能源也可以促進電力供應(yīng)的多樣化，提高電網(wǎng)可靠性，以及電網(wǎng)抵御極端天氣導致供電中斷的韌性。
大大小小的公共事業(yè)公司已經(jīng)證明，這些方案能夠在氣候和能源系統(tǒng)快速變化的過程中提高電網(wǎng)的可靠性和韌性。盡管有些必要的變革可能看起來陌生，但不作為的代價是高昂的。重新想象電網(wǎng)韌性從而有效地應(yīng)對新的風險的機會轉(zhuǎn)瞬即逝。通過預先設(shè)計以經(jīng)濟的方式實現(xiàn)電網(wǎng)韌性，而非在氣候變化的影響變得更加可怕之后用更加昂貴的方式亡羊補牢，這樣的機會更加稀缺，值得牢牢把握。
與去年夏天加州的停電相似，此次緊急事件的根源是復雜的，需要幾個月才能做出全面的評估。但很快，大量不實或誤導性言論就已出現(xiàn)，聲稱得克薩斯州風電占比太大是導致此次停電的主要因素，并稱只有化石燃料電力才能確保電網(wǎng)的可靠性和韌性。這些說法不僅不對，而且把公眾的注意力從為了避免重蹈覆轍而真正要做的工作轉(zhuǎn)移開。
正如一再被證實的那樣，過去一百年來建立的化石燃料電廠以及圍繞其建立的電力系統(tǒng)格外容易受極端天氣的影響，而氣候變化正導致極端天氣愈發(fā)常見。危機當前，應(yīng)該針對問題的根源采取前瞻性的解決方法，而不是基于過去的錯誤解決方案，即一味堅持既昂貴又不安全的依賴化石燃料的集中式電力系統(tǒng)。
導致停電的不是可再生能源
得州當前的電力危機和去年加州停電背后的根本驅(qū)動力都是氣候變化。氣候變化讓極熱和極寒天氣都更加常見，這給根據(jù)上世紀天氣條件設(shè)計的電力系統(tǒng)，包括電站和電網(wǎng)，都帶來了超出設(shè)計條件的壓力。
目前得州極寒天氣帶來的后果同時揭示出電力系統(tǒng)需求側(cè)和供給側(cè)的問題。在需求側(cè)，60%的得州居民用電取暖，而且其中絕大多數(shù)家庭使用的是低效的電阻加熱，而非現(xiàn)代而高效的熱泵。因此，當該州大部分地區(qū)的溫度降至接近歷史最低點時，電力需求飆升，遠遠超出了應(yīng)急計劃所能覆蓋的水平。簡言之，得州電力可靠性委員會沒有料到氣候變化會造成如此高的電力需求。
該州少數(shù)依靠燃氣取暖的家庭的用氣需求也給電網(wǎng)帶來了問題。首先，低溫導致天然氣管道流量受到限制，這使天然氣總體供應(yīng)受限。其次，可用的天然氣供應(yīng)量被用于優(yōu)先照顧建筑供暖，進一步導致電站燃料供應(yīng)不足。而且即使天然氣被輸送進了燃氣電站，它們也往往不起作用：寒冷的天氣還導致燃氣發(fā)電機本身出現(xiàn)機械故障。
盡管冰凍確實讓風力發(fā)電出現(xiàn)了一些故障，但重要的是要分清得州電力可靠性委員會期待風電在此類緊急事件中做出的次要貢獻，以及它期待燃氣電站在滿足高峰用電需求方面所扮演的主導角色。得州電力可靠性委員會的一位發(fā)言人表示，風力渦輪機結(jié)冰是此次停電中“最不重要的因素”。此外，值得注意的是，這個問題解決起來相對簡單。例如，加拿大的“嚴寒天氣工具包”讓風機能在非常低的溫度中工作。
此外，電網(wǎng)規(guī)劃者也明白用電高峰期常常無風力可用，他們看重的恰恰是風力發(fā)電的主要優(yōu)點：只要刮風就能獲得廉價、無污染的電力。另一方面，采用燃料發(fā)電的一個主要理由是其理論上可以在任何天氣條件下發(fā)電，但這卻恰恰未能在得州得以實現(xiàn)，那里40%以上的煤炭、天然氣和核電站都因寒冷而停轉(zhuǎn)。
系統(tǒng)性解決方案是唯一的出路
為了應(yīng)對氣候變化這類對電網(wǎng)和能源經(jīng)濟整體都會產(chǎn)生影響的根本性干擾因素，我們需要超越源于上世紀的技術(shù)的尋常策略。此類舊式方案通常注重的是“強化”電網(wǎng)的各個組成部分，而無法應(yīng)對這些組成部分之間的相互依賴性，以及能夠?qū)е麓蠓秶鸀?zāi)難性停電的新型風險。
有三類超越守舊經(jīng)驗的方案有助于開始降低這些風險。首先，電網(wǎng)規(guī)劃者和決策者必須考慮電網(wǎng)面臨的“新常態(tài)”，尤其是氣候變化導致的極端天氣事件(包括高溫、火災(zāi)或者極寒)在規(guī)劃中必須被考慮到，此外還有這些極端天氣與汽車和建筑等領(lǐng)域的新興電氣化趨勢之間的相互作用——這些趨勢讓電力變得愈發(fā)關(guān)鍵。
其次，電力行業(yè)應(yīng)從舊式韌性方案過渡到認識到21世紀的風險并利用適當?shù)募夹g(shù)去應(yīng)對它們的新方案。若將包括定向能源效率(targeted energy efficiency)、需求彈性(demand flexibility)、社區(qū)尺度屋頂太陽能光伏、電池儲能系統(tǒng)，以及先進的配電系統(tǒng)控制在內(nèi)的技術(shù)部署在靠近終端用戶的地方，就可以在電網(wǎng)大范圍停電期間繼續(xù)為關(guān)鍵設(shè)施和荷載服務(wù)。此類技術(shù)在電網(wǎng)正常運作期間同樣能夠創(chuàng)造經(jīng)濟價值，并且能夠支持社區(qū)能源目標，相比重金投資冗余化石燃料發(fā)電設(shè)施，它所創(chuàng)造的電網(wǎng)韌性成本更低、價值更高。
第三，電力行業(yè)應(yīng)繼續(xù)優(yōu)先投資于老舊電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化改造。為了減少碳排放從而避免氣候變化帶來最壞的影響，從而真正解決電網(wǎng)不穩(wěn)定的根本原因，我們必須擴大電網(wǎng)，使之為更大比重的經(jīng)濟活動供電。在這個過程中，從一開始就將電網(wǎng)的韌性考慮在內(nèi)，就可以降低轉(zhuǎn)型包含的成本和風險。例如，通過擴大輸電網(wǎng)絡(luò)接入低成本的可再生能源也可以促進電力供應(yīng)的多樣化，提高電網(wǎng)可靠性，以及電網(wǎng)抵御極端天氣導致供電中斷的韌性。
大大小小的公共事業(yè)公司已經(jīng)證明，這些方案能夠在氣候和能源系統(tǒng)快速變化的過程中提高電網(wǎng)的可靠性和韌性。盡管有些必要的變革可能看起來陌生，但不作為的代價是高昂的。重新想象電網(wǎng)韌性從而有效地應(yīng)對新的風險的機會轉(zhuǎn)瞬即逝。通過預先設(shè)計以經(jīng)濟的方式實現(xiàn)電網(wǎng)韌性，而非在氣候變化的影響變得更加可怕之后用更加昂貴的方式亡羊補牢，這樣的機會更加稀缺，值得牢牢把握。
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