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得州雪灾的教训:电网应更具弹性

2021-02-23 04:19:13 黄金城 2021-02-23
关键词:涡轮机风力电网

林伯强

美国得州近日遭遇创纪录的极端严寒暴雪天气,暴涨的取暖需求以及低温和冰雪导致的电力设备瘫痪,压垮了得州的电力系统。逾300万居民受到停电的影响,不得不忍受停电带来的寒冷和黑暗。直升机在风力涡轮机上除冰的图片在网络上流传,引发更广泛的关于新能源的讨论。绿色能源政策,特别是风力涡轮机使用的增加受到一些政客、媒体评论员和民众的指责。

只是,得州的大规模停电和电价暴涨不能完全归咎于其电力供应中的新能源。首先,尽管经过十数年的发展,得州的风电具备了一定的规模——约占得州电力供应的20%,是核电的两倍。但占电力供应最大比例的仍然是传统的化石燃料天然气和煤。特别是在冬天,由于天然气和其他能源对电网的贡献远远大于风力发电,这些能源的短缺对电力系统的影响要大得多。

受冰雪影响,不仅是风力涡轮机,天然气井和核电的重要设备也都受到冰雪影响导致无法正常供电,如过低的气温影响了南得克萨斯核电站运行所需的供水系统,导致反应堆关闭。得州主要能源供应商——得州电力可靠性委员会的数据显示,在这次寒潮中有16GW的风能、太阳能和其他可再生能源机组停止运行;与此同时,有30GW的天然气和核电机组脱网。

其次,得州是美国本土48个州中唯一拥有独立电网的州,有着独特的资源禀赋。只是当其电网供应受到压力时,却无法与美国其他电网连接以弥补电力短缺。

此外,位于美国南部的得州属于温带和亚热带气候,降雪天气甚是罕见,这一历史低温是出乎意料的,对于极端严寒暴雪天气没有足够防备。事后可以检讨,说得州的风力涡轮机没有配备与美国北部相同的防冻套件,同样其他类型能源发电的机组也没有相应准备,在严寒天气下难以解决发电机组的用水问题等等。其实,有些严重依赖新能源的区域在寒冷天气下仍然可以满足自身电力需求,如美国中东部近40%电力由风电供应的艾奥瓦州。

出现罕见雪灾导致大规模停电情有可原,但可以通过技术和必要的投资缓解停电痛苦。得州事件也带给黄金城新能源发展一些警醒:

一是,要明确的是可再生能源在一个高度清洁脱碳的电力系统中扮演着必不可少的角色。气候变化会导致更多的极端气候,而极端气候又会给可再生能源占比较大的电网造成冲击,因此需要增加可再生能源的稳定性。除了抽水蓄能以外,巨型电池等新型储能技术的大规模应用正朝着经济和可行的方向变化。这些应用大规模储能技术的系统,未来可以缓解突发情况下对电网的冲击。

第二,过时的电网将难以应对极端天气,因此对电网基础设施的前瞻性规划和投资变得更加重要。需要根据可再生能源的增长,对关键的电网基础设施进行投资,同时电网中的设备设计与制造需要考虑到极端的气象条件可能产生的影响,让电网变得更具“弹性”。

第三,对电网设计采取更全面、更完整的系统建设至关重要。区域需要避免由于独立电网所产生的孤立无援的现象。有了更好的区域系统互联电网,可以在地区之间传输电力,除了避免防止广泛的停电成为新常态,还可以在极端情况下实现保底供应。▲

(作者是厦门大学黄金城能源政策研究院院长)

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