德州停電後,關於未來電網綠色化的問題湧現

該州同時擁有美國排放量最高的電網,並在風力發電方面領先全國

An aerial view of an electrical substation on February 21, 2021 in Houston, Texas.

2021年2月21日,德克薩斯州休斯頓市一座變電站的鳥瞰圖。冬季風暴“Uri”襲擊該州,導致數百萬德克薩斯人失去電力,並擊垮了未為風暴帶來的冰凍溫度做好準備的煤電、天然氣發電和核電廠。

德克薩斯州的電網充滿了矛盾。它既是美國最髒的電力系統,又是可再生能源的主要發電機。

這兩種最高階現象反映了席捲德克薩斯草原的變化。過去十年,煤炭的使用量減少了一半,降至發電量的 18%,而風力發電量激增,約佔該州電力供應的四分之一。

但儘管如此,德克薩斯州電網輸送的電力仍然是全美排放量最高的。


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現在的問題是,上週的電力危機造成的政治影響是否會減緩該州走向更綠色電網的勢頭。

德克薩斯州共和黨人已經將責任歸咎於可再生能源。這種批評沒有抓住要害。德克薩斯州各種型別的發電廠都未做好應對席捲該州的嚴寒天氣的準備(Climatewire,2月22日)。

然而,這場慘敗可能會影響未來幾年關於如何在德克薩斯州及其他地區實現電力供應綠色化的辯論。許多分析師預計可再生能源專案將繼續快速發展。德克薩斯州的主要電網運營商德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 預計,未來兩年將增加 12 吉瓦的太陽能容量,是目前已安裝的 6 吉瓦的兩倍多。

但鑑於天然氣設施在寒潮期間遇到的麻煩,電力公司可能不願意關閉計劃關閉的燃煤電廠。冰凍的井口和對供暖需求的競爭導致天然氣發電量(德克薩斯州電網的支柱)在危機的第一天驟降 36%。

這與特朗普政府曾經提出的論點相呼應,即以提高電力系統彈性的名義補貼陷入困境的煤電和核電廠。該計劃最終被聯邦能源監管委員會否決。

諮詢公司伍德麥肯錫的首席分析師韋德·紹爾表示:“如果燃煤電廠將繼續關閉,他們需要確保有某種後備天然氣供應,可以在此類冬季事件中頂上來。”

一些觀察家預測,德克薩斯州可能會採用美國其他地區常見的容量市場,電力公司所有者在這些市場中尋求合同來供應後備電力。他們表示,可以設計一個新的市場,以確保在冬季月份提供後備電力。

專家們對於這種市場是否能夠解決德克薩斯州面臨的挑戰存在爭議。他們表示,最終,該州需要透過新的市場設計或其他改革來確保其發電廠能夠承受極端高溫和低溫。

如果這些法規的制定方式有利於燃煤電廠,則可能會大大減緩美國的氣候努力。煤炭消費量的下降一直是全國減排的主要形式,而德克薩斯州一直是這一趨勢的主要貢獻者。長期以來,該州一直是美國原煤消費量最大的州,儘管這一數字近年來有所下降。

風力發電一直是煤炭衰落的關鍵因素,2015 年至 2019 年間,風力發電量幾乎翻了一番。2019 年德克薩斯州風力發電場生產的 1.67 億兆瓦時電力超過了加利福尼亞州 8400 萬兆瓦時的可再生能源總產量。

然而,煤炭和天然氣仍然是德克薩斯州排放的強大來源。環保署資料顯示,2020 年,該州發電廠排放的二氧化碳超過 2 億噸,是僅次於其後的佛羅里達州的兩倍多。

一些觀察家表示,繼續保持煤炭的強大存在可能無助於德克薩斯州應對未來的寒潮。在上週德克薩斯州危機的前兩天,煤炭發電量下降了 40%。這種燃料在其他寒冷天氣事件中也表現不佳,最引人注目的是 2014 年襲擊美國東北部的極地渦旋。

密歇根大學研究能源系統的教授邁克爾·克雷格表示:“問題不在於我們沒有足夠的容量,而在於當您需要時它不在那裡。”他說,為了維持燃煤電廠一年的大部分時間所花費的資金,可以研究其他方案來保持電網穩定並輸送更清潔的電力。

在氣候變暖預示著對電力基礎設施的威脅將更加頻繁的時期,這一點尤為重要。克雷格說:“從現在開始,情況只會變得更加艱難。”

可再生能源也有其自身的挑戰,儘管不一定是共和黨批評者所說的那些。

在最新的冬季可靠性評估中,ERCOT 預計在極端天氣事件中,風力發電量約為 6.5 吉瓦,僅佔 67 吉瓦可用電力的一小部分。德克薩斯州的需求最終在停電期間飆升至 75 吉瓦,而風力發電量在前三天危機期間低於預期。

比結冰的風力渦輪機(共和黨人的談資)更具挑戰性的是在需要時缺乏風力。即使那裡的許多渦輪機都配備了使其能夠在低至零下 22 華氏度 (-30 攝氏度) 的溫度下執行的技術,但北部鄰近的電網也目睹了寒潮期間風力發電量的下降。

尋找清潔的電力供應來滿足冬季電力高峰將是未來面臨的挑戰。落基山研究所(一家清潔能源研究機構)的電力研究負責人馬克·戴森表示,房屋和建築物的防寒措施不僅可以在正常時期為消費者節省資金,還可以在緊急情況下減輕電網的壓力。

屋頂太陽能與電池儲能相結合,也將有助於熔爐在長時間停電期間保持運轉。

戴森說,這些選擇本身都無法解決德克薩斯州面臨的挑戰,但它們可以減輕人們感受到的痛苦。再加上日益充當極端天氣事件期間備用電源的防寒天然氣系統,這些措施可以顯著減少排放。

戴森說:“你不能再只採取自上而下的方式來看待電網彈性了。採取互補的自下而上的方法存在重要的機會。”

其他人則表示希望新技術即將出現。

保守派清潔能源組織 ClearPath 的負責人裡奇·鮑威爾指出,明尼蘇達州一家電力合作社正計劃在未來幾年安裝長時儲能電池。經過多年的討論,先進核反應堆的計劃也在向前推進。

然而,德克薩斯州危機也許最大的啟示是消費者觀念的轉變,他們看到了電力系統的脆弱性。美國的許多人已經習慣了廉價的能源供應。

鮑威爾說:“本週情況發生了變化。展望未來,我們願意為更具彈性的能源供應支付多少錢?”

轉載自 E&E News ,經 POLITICO, LLC 許可。版權所有 2021 年。 E&E News 為能源和環境專業人士提供重要新聞。

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