週日晚上，一股北極氣流席捲美國大平原南部，德克薩斯州的發電廠開始陸續離線。
美國能源資訊署的資料顯示，週日晚上 9 點至週一凌晨 3 點（當地時間），風力發電量下降了 32%。煤炭發電量下降了 13%。而天然氣發電是德克薩斯州電網的基石，在此六小時內驟降了 25%。
到週一早上 7 點左右，太陽昇起時，德克薩斯州主要電網的能源需求已飆升至約 71 吉瓦。但德克薩斯州的發電廠只能勉強提供約 51 吉瓦的電力，導致數百萬人斷電，在寒冷中瑟瑟發抖。
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更靠北的地區情況則有所不同。西南電力池 (SPP)（一個從德克薩斯州北部延伸到加拿大邊境的 14 個州的電力系統）的部分地區氣溫甚至更低。但那裡的煤炭和天然氣發電廠的發電量保持穩定，甚至有所增加。與此同時，風力發電量遵循了正常的模式，即在白天逐漸下降，然後在週一晚些時候再次回升。中大陸獨立系統運營商 (MISO)（一個從路易斯安那州延伸到加拿大馬尼托巴省的 15 個州的系統）的情況也類似。
MISO 和 SPP 都未能完全擺脫寒冷的影響。兩者都被迫切斷對客戶的電力供應，以穩定電網。然而，與德克薩斯州的情況相比，這些停電在持續時間和範圍上都受到限制。
這些差異指出了導致德克薩斯州電力可靠性委員會（ERCOT，該州的主要電網運營商）自週一以來強制實施持續停電的一些關鍵故障。這也突顯了拜登政府和氣候活動家在尋求使美國電網系統脫碳時面臨的挑戰。
ERCOT 面臨多重挑戰。首先，與其鄰近地區相比，它更依賴天然氣發電，而鄰近地區仍然擁有相當規模的煤炭發電廠。
這很重要，原因有二。天然氣也滿足供暖需求，這意味著在寒潮期間對燃料的需求會激增。煤炭則沒有這種競爭。這也使該州容易受到天然氣供應中斷的影響。許多氣井也產出水和餾出物，這些物質在寒冷天氣中會凍結。
科羅拉多礦業學院佩恩公共政策研究所研究能源系統的研究員亞歷克斯·吉爾伯特說：“這裡的一個重要教訓是，天然氣被視為可靠的資源，但事實並非如此，因為它依賴於準時交付。” “對我來說，從 SPP 和 MISO 南部來看，還有其他規劃原因，但它們的能源結構更加多樣化，這絕對對它們有所幫助。”
這並非是對煤炭的認可。美國的大多數燃煤電廠都比較老舊，而且公用事業公司現在對它們的投資也越來越少，這兩個因素都增加了極端天氣事件期間強制停電的可能性。相反，吉爾伯特認為，美國需要採取全面的能源規劃方法，其中包括能源效率和清潔技術的發展，以補充風能和太陽能。
該清單上的另一項是針對極端天氣事件的規劃，而這正是 ERCOT 的不足之處。
北美電力可靠性公司 (NERC) 在其最新的冬季可靠性評估報告中預測，在極端天氣事件中，ERCOT 的冬季需求峰值約為 67 吉瓦。美國能源資訊署的資料顯示，週二上午，ERCOT 的需求達到了預測峰值 75 吉瓦。
與此同時，ERCOT 電網的電廠停運數量遠遠超出預期。該電網運營商預測，在極端冬季天氣事件期間，電廠停運量將接近 14 吉瓦。昨晚，ERCOT 官員表示，約有 43 吉瓦的電廠被迫離線。這個總數包括已經因計劃維護而離線的電廠。
電廠停運數量之多突顯了 ERCOT 與其他同行的最大區別。儘管 2011 年曾經歷過冰凍天氣，導致氣井井口凍結，燃煤電廠停運，但德克薩斯州的系統顯然沒有為這次寒冷天氣做好準備。
美國南部地區的許多發電廠並未封閉在建築物內，鍋爐和渦輪機暴露在室外。這是有意為之的。將關鍵發電廠基礎設施留在室外可以防止在溫暖時期產生過多的熱量積聚。但正如NERC 2019 年的一份報告所明確指出的那樣，這可能會使發電廠在寒冷天氣中變得脆弱，該報告調查了 2018 年美國東南部的寒潮。
相比之下，大平原和美國中西部上游地區的電力規劃者通常會封閉他們的電廠，因為他們“預計必須在寒冷天氣條件下執行”，前能源部官員、現任顧問蘇珊·蒂爾尼說。“德克薩斯州的情況並非如此，因此該州如此大範圍的空前寒冷天氣使裝置難以正常執行。”
發電廠設計在關於 ERCOT 電網為何失敗的政治辯論中至關重要。共和黨人抓住風力渦輪機結冰一事，警告稱可再生能源正在危及電網。
民主黨人則回應說，天然氣和煤炭是當今德克薩斯州電廠停運的主要原因。但風力渦輪機和化石燃料在北部氣候寒冷的地區都能正常執行，因為它們的設計能夠承受冬季的嚴寒。
吉爾伯特說：“風能和太陽能並非是導致德克薩斯州事件的主要因素。他們對這些特殊事件有規劃；他們知道在這種事件中，風能和太陽能的產量會很低。” “也就是說，展望未來，風能和太陽能在冬季需求方面將面臨挑戰。當我們試圖使電力系統脫碳時，這是我們必須正視的問題。”
事實上，德克薩斯州的困境突顯了美國氣候倡議者面臨的一些挑戰。在美國大部分地區，冬季可再生能源發電量會下降，而能源需求會激增。相比之下，夏季的挑戰相對容易，因為太陽能發電通常與高溫引起的需求高峰相匹配。
佐治亞理工學院研究能源系統的教授艾米麗·格魯伯特說，使這一難題更加複雜的是，美國正試圖同時進行兩次能源轉型。一是將發電廠從汙染較重的發電廠轉向清潔能源發電廠。二是轉向電氣化建築和汽車，這些建築和汽車以前依賴石油和天然氣。
格魯伯特說，擴大能源規劃以涵蓋建築效率標準等領域對於幫助減少需求和緩解電網壓力至關重要。即便如此，她補充說，“這將非常非常困難。”
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。