炙烤之夏：電力危機絆住美國

趙菀瀅

每當盛夏來臨，美國電網就會經歷一場烈日下的“烤”驗。今年美國西部大旱，數十場山火在當地奔突，令拉閘限電變得更難以忍受。

無論是從風能、水能等新能源發電機的數量，還是從傳統發電資源的儲量來看，美國均在世界上名列前茅。然而，根據能源部和北美電力可靠性公司的數據，美國經歷的停電次數比任何其他發達國家都要多，尤其在過去10年，持續超過1小時的停電事件還在不斷增加。

那么，美國的電都去哪了？這一場場“電荒”，究竟因何而起？

熱浪來襲

6月28日下午，正在家中埋頭寫代碼的伊萊突然電腦黑屏，頭頂沒了冷氣，昔日嗡嗡作響的冰箱也不再吱聲，房間陷入一片死寂。

他馬上打開手機，還好電量是滿的，再點開天氣軟件一看，正午的烈日已經把溫度提到了105華氏度（40.5攝氏度）。伊萊起身拿了罐冰飲，準備提前給自己降溫。

雖然此前收到了電力公司發來的輪流停電預警，但當所有電器都在一瞬間罷工時，伊萊還是感到很恍惚。他苦笑道：“還好不是晚上的那批，不然就更嚇人了。”

伊萊目前一個人居住在華盛頓州的斯波坎市，是一名剛入職的程序員。他告訴記者，因為入夏以來的連續高溫，公司給予了居家辦公的選擇，所以自己基本上又回歸了疫情期間的生活—能不出門就待在家里，因為一上街就感覺熱得頭腦發昏。

伊萊在偏冷的紐約州奧爾巴尼市長大，相對怕熱。當得知要停電時，伊萊甚至打算買臺家用發電機，因為他覺得“沒有冷氣的每一秒都是煎熬”。

伊萊也并非杞人憂天。在華盛頓州輪流停電的幾天內，就有多人因體溫過高而身亡。據《西雅圖時報》報道，一名65歲的西雅圖居民和一名68歲的埃納姆克勞居民，均因高溫誘發的應激反應身亡。6月29日，華盛頓州斯諾霍米什縣的法醫辦公室也通報了三名年齡分別為51歲、75歲和77歲的男子在家中中暑而亡。

終于，在當天下午3時左右，電來了。電腦屏幕亮起，冰箱也開始“奏樂”。不過對于伊萊來說，那一刻最美妙的聲音莫過于冷氣從風口竄出時的呼呼聲。伊萊說感覺自己“得救了”。

這次停電也讓他更加珍惜用電，同時認真看待氣候變化。

對于伊萊經歷的輪流停電，負責運營該州電網之一的Avista能源公司表示，那是因為“電力系統經歷了新的需求高峰，同時高溫也影響了系統運營，所以需要我們主動為部分客戶關閉電源”。

高溫與斷電有什么必然關系？對此，有電力專家給出了分析：

炎熱的天氣會推高能源需求，比如空調等制冷設備的使用；這會導致電網過載，進而造成斷電；即使是部分斷電，也會減少整體可用的電力。同時，發電廠極其依賴水來冷卻系統，這意味著用電量越大，用水量也會上升；但壞消息是，正在經歷高溫和干旱的美國，又熱又渴。據外媒報道，美國西北地區遭遇了“1200年以來最嚴重的干旱”，現在不光發電廠缺水，農場主也在苦苦求雨。

而且不要忘了，冷卻系統也需要用電驅動，因此這形成了一個難以調度的“缺電閉環”。

所以，人們看到炙烤之夏美國頻現電力危機：2019年7月的紐約曼哈頓大停電，2020年8月的加州大停電……半年前還在暴風雪里斷水斷電、被凍成冰棍的得克薩斯州，今年酷暑也沒能逃過停電的陰霾。

電網老化

今年6月，當得州的氣溫飆至歷史峰值時，負責運營該州電網的得州電力可靠性委員會（ERCOT）開始警告居民要節約用電，要求他們將空調溫度設置為26度以上，并且避免使用大功率電器，否則該州2月電網癱瘓的悲劇將重演。

美國最古老的電力線可以追溯到1880年代，如今還在投入使用的電網也大多建于1950年代至1960年代，預期使用壽命為50年。

能源大州得州的電網趴窩，內因是電網“年邁”，經不起折騰。

“我可能會給我們的電網一個C-的分數。”科羅拉多大學博爾德分校的工程學教授凱里·貝克認為，美國高齡電力基礎設施正在極端溫度下經歷一場“完美風暴”。

美國最古老的電力線可以追溯到1880年代，如今還在投入使用的電網也大多建于1950年代至1960年代，預期使用壽命為50年。加州大學伯克利分校的電氣工程師亞歷山德拉·馮·邁耶指出，在幾十年前搭建這些電線桿、電線和變壓器時，人們曾考慮到日后對電力需求的增長，但無論如何，現在它們已經達到壽命極限，隨時都有崩盤的危險。

“一位經驗豐富的電氣工程師曾對我說：‘整個系統總有一天會崩潰，只是不會在同一天發生。”電力公司的前高管拉里·賴利表示，“長期以來，這確實是電力公司的運營理念，只有失敗的悲劇發生時，他們才能意識到問題。”

賴利說，美國電力基礎設施在上世紀初期急速發展，當時人們都在尋找最快、最便宜的地方來放置大型電力設施，但如果我們回去并有能力再做一次，設計出來的系統會有很多不同。

一個典型的例子就是，康涅狄格州布蘭福德鎮上的一座建于1920年代的變電站，它位于長島海峽，建于海平面上。這個設計缺陷導致它在遭遇暴風雨時，會被漲潮的水淹沒甚至導致失靈。

在2011年，康涅狄格州曾連續遭遇颶風“艾琳”引發的風暴潮、沿海巨浪和大暴雨，至少1.3萬州住戶斷電。

耶魯大學的教授丹·埃斯蒂，曾作為州能源專員參與了颶風救援。在排查電路時，他發現康涅狄格州一半以上的電纜都已被使用了50多年，完全不符合現代標準，因此在遇到大風時隨時有被折斷的危險。同時他補充道：“很大一部分電線沒有做絕緣處理，這意味著如果它們被撞倒會出現問題，而且如果樹枝碰到它們，它們會產生電弧導致短路。”

“樹”大概也是美國電網最大的“背鍋俠”。2003年8月，美國西北部一場電力災難曾導致5000萬人斷電，而“罪魁禍首”便是俄亥俄州的幾棵沒有得到及時修剪的大樹。在當地的“第一能源”發電站停電后，連鎖反應使全美21家發電站在3分鐘內關停。

除大風造成的電線與樹枝纏繞外，美國電力專家格雷琴·巴克解釋稱，當天氣炎熱時，電線也會發熱，同時因為它的金屬特性，它會開始發脹并下垂。而當它下垂到一定高度并與樹的頂部接觸時，也非常容易造成電路短路，導致停電。當時俄亥俄州停電事故的背后原因之一，就是“第一能源”電力公司改變了樹木修剪時間表，沒能盡早排查出這一隱患。

巴克還指出：“砍樹是電力公司負責管理的事情。他們有一個修剪時間表，只是不需要強制執行。所以，當他們的收入開始減少時，他們做的第一件事就是減少砍樹的頻率。”埃斯蒂教授也指責電力公司為了保持低的電價來吸引顧客，而減少安全性能方面的投資。

“我們的監管模式過時了，因此用于改進升級的資金有限。”埃斯蒂教授認為，這也直接導致了供電公司對現代化電網的系統性投資不足。

“三分天災，七分人禍。”根據美國能源部的說法，美國電網是地球上最大的機器，維修費用將無比高昂；美國土木工程師協會則預計，未來10年美國電網的資金缺口將接近2000億美元。對于美國電網的陳舊不堪，有不少學者表示，大家都心知肚明，只是選擇了“不見棺材不掉淚”的路。

“要是連樹都不愿意修剪的話，就不用太指望他們花更多錢更新設備了吧。”伊萊無奈地笑道。

理想與現實

在大部分國家和地區，電力都有比較統一的管理。但美國并沒有一個全面的國家電力政策，并且各州的監管機制差異較大。麻省理工學院《電網的未來》研究報告，也將美國電網總結為“一個在聯邦、地區、州、市等各級政府機構的網絡中運行的公共及私有企業相聯系的系統”。

比如紐約州、佛羅里達州等地區的電力市場屬于管制市場，所以從發電、傳輸到售電，均由垂直一體化的公用電力事業單位管理，并受到公共監管機構的監督。因此，居民無法自主選擇電力供應商，他們的居住區域已經決定了電力供應商。

但在放松管制的市場，比如得州和俄亥俄州，用戶可以自主選擇他們想要的電力來源。因為電力是由發電商出售給批發市場，再由零售商出售給用戶的，整個環節由獨立的第三方運營商或者區域輸電管理機構進行監管。

目前，美國有16個州選擇放松管制市場，約有70%的美國人都通過由電力公司管理的配電系統獲得電力。

雖然客戶可能優先考慮需要可靠的電力，但股東通常對利潤感興趣。所以為了追求利潤，電力公司會盡可能延長設備的使用壽命，減少維修開支。

“這是一個私營行業。”紐約州立大學布法羅分校研究能源彈性的土木工程師薩揚蒂·慕克吉表示，從本質上講，電力公司要對其客戶和股東負責。雖然客戶可能優先考慮需要可靠的電力，但股東通常對利潤感興趣。所以為了追求利潤，電力公司會盡可能延長設備的使用壽命，減少維修開支。

今年的得州大停電，大概是ERCOT電網公司，也是“放松管制的市場”癱瘓得最嚴重的一次。

2021年2月，由于暴風雪等反常天氣，得州有超過450萬戶家庭和企業斷電，至少有210人直接或間接喪生，同時造成了高達1300億美元的經濟損失。

專家認為，這是一場可預見的災難。自2011年以來，得州的人口增加了400多萬，目前有近3000萬居民，因此能源需求也大大提升，但是得州電網卻掉了隊。

美媒Vox分析稱，問題的關鍵就在于，得州的電力系統不受管制，幾乎完全由市場驅動。雖然這樣做的初衷是使電力系統能夠自我調節和自我優化，同時為居民提供較低的能源價格，但在實踐中卻漏洞百出。

比如，當風能和太陽能發電充足時，由于沒有燃料成本，運營成本低，它們在價格上也會低于其他種類的電。但在電力需求較高時期，比如冬季和夏季，電力公司就還需要啟動煤炭、核能和天然氣等傳統燃料發電，運營成本也就隨之增加。電網公司如果依舊秉持“利潤第一”的心態進行運營，就不會有動力去建造應對需求激增或供應短缺的發電設施，電力設備的維修升級也遲遲提不上日程。

放松管制市場的好處在于，當能源供應和需求遵循可預測的模式時，這套體系就會良性運作，實現雙贏。但是當意外發生時，它就顯得不堪一擊。至于吸引居民的“低價”，不過是商業噱頭。根據《華爾街日報》的分析，得州居民在放松管制下支付的總費用，其實比受監管電力公司收取的電費高出280億美元。

“這是一場天真的理想主義與現實世界的碰撞。”休斯敦大學能源研究員埃德·希爾斯總結道。

還可以預見到的是，隨著溫室氣體的增加，極端天氣會愈演愈烈。對于老邁的美國電網能否扛住一波又一波的熱浪與寒潮，時間很快會給出答案。