“跌得挺狠啊！”

這句話不僅可以用在最近的股票市場，還可以準確地描述上周得克薩斯州的天氣。

冬日最高氣溫可達25攝氏度的得州，在今年突然進入“冰汽時代”。零下十攝氏度的氣溫加上降雪，讓得州人民體會到買一個可以制暖的空調是多么重要。

等等！就算有空調，也沒有電了！

得州氣溫驟降至零下丨WikiCommons

得州，比冷更慘的是停電

鋪天蓋地的新聞報道了寒潮期間得州人的噩夢生活。極寒天氣導致的大規模停電，使得一貫以空調取暖的美國人手足無措。

得州遭遇大面積停電事故丨Youtube/Associated Press

停電帶來的影響不僅在人員受凍方面。由于屋內氣溫過低，很多房屋水管凍裂，形成冰柱或者水簾洞。

得州一歷史博物館里由于水管凍裂“水漫金山”丨FORT WORTH MUSEUM OF SCIENCE AND HISTORY

有些人只能在汽車里靠發動機熱量維持，卻因一氧化碳中毒身亡。

得州一氧化碳中毒人數激增丨houstonchronicle

與此同時，得州的電價也漲到天上去了，少數地方的電價甚至高達人民幣60元一度電，較往常上漲數百倍。普通人真實地體會到了“用不起電”的悲劇。

得克薩斯州電價有一個巨大的漲幅丨Refinitiv

這次的災害已經過去一陣子，人們對于災情的反思也逐漸展開。得州的電力資源非常富裕，平日里的電價也十分低廉，一場寒潮導致了如此大規模的災難，實在令人難以置信。

新能源，行不行啊？

大部分停電的直接原因無外乎兩種：發電量急劇減少和輸電線路損壞。得州這次的情況也不例外。

《華爾街日報》和得州州長，都將停電怪罪到了得州的新能源供電上。得州雖然電能富裕，但主要以清潔能源發電為主，傳統的燒煤的火電僅占比20.31%。這次的極寒天氣，使得很多風力發電機組被“凍住”，一半的風力渦輪機凍結，風力發電在總發電量中的占比從42％驟降至8％，煤炭和核能的基本出力已經不足以支撐電網。

居中嚴寒中“冰凍的”風機丨Youtube/BCS

《經濟學人》（The Economist）雜志卻對此觀點進行了批駁。《經濟學人》認為，風力發電份額并沒有過多，只占20%左右，風電的損壞僅僅是造成大停電的原因之一，除此之外，天然氣井的凍結，核電站由于風雪的原因無法運作等因素共同造成了此次悲劇。追根溯源，都是寒潮的鍋。這次的寒潮只是一個意外，不能因此就放棄清潔能源。

撇開對清潔能源的指責，得州電網的設計與運營也難辭其咎。由于復雜的歷史原因，得州電網不與外界連通，無法收到外界輸送的電能。同時得州的電力行業高度市場化，電力公司有大大小小數百個，充分競爭的結果就是，平日里電價比較便宜，一旦出事，電價就會呈幾何級數地增長，正在運行的機組便可以大發橫財。

風電不夠，火電來湊

風能、太陽能、水能、地熱能和核能……清潔能源在減少污染與可持續發展的兩個目標中大放異彩，但其中的問題也亟待解決。

清潔能源的發電性質決定了它的先天缺陷：對自然環境的依賴。太陽能對天氣的依賴不用多說，風能則更令人捉摸不透。

光伏發電極易受到天氣影響丨Pixabay

電能幾乎不可儲存，需要即發即用，這就有可能造成“急需的時候太缺，不用的時候太多”的情況。

另一方面，即使新能源方法發出了電，電網也不一定愿意接入線路，因為它供電質量難以保證。供電質量不僅在于一般意義上的“供電功率穩定”，還有其他方面的因素。像風電、水電這樣的出力隨機性較大的發電方式，會對電網中交流電頻率產生不利影響。對于光伏發電而言，還涉及到電流變換的問題：太陽能電池板發出的是直流電，需要經過特殊處理（逆變）變成交流電，才能為大多數用戶使用。逆變的過程中，需要應用到很多半導體器件，這些器件具有高速開關的特性，這一過程也會對電網的穩定性造成影響。

光伏發電需要經過換流站才能接入電網丨Wikicommons

為了解決這些問題，有關部門一般會留一部分火電機組作為備胎。火電站不僅不受天氣影響，還可以做到“即用即發”——已經燒起來火的機組可以做到半小時內即發出電來。

不過，當火電機組占比過低，新能源發電占比過高時，備胎數量不夠，“缺電”的情況便一觸即發。如何更好地使用新能源，使之科學地取代傳統發電方式，正是當前面臨的關鍵問題之一。

躲不掉的挑戰——寒潮

對于電力系統而言，突如其來的天氣變化帶來的不僅是用電負荷的突然變化，電力輸送與電力調配也會面臨很大的挑戰。

2008年辛苦搶修電力的電網工人們丨Wiki Commons

中國在2008年冰雪災害后，為了減少大規模冰凍對電力系統的損失，采用了直流融冰技術和無人機噴火融冰等“黑科技”，極大提高了電網對于冰雪災害的應對能力。

直流融冰技術可以迅速融化電網覆冰丨Bilibili/電網頭條

與此同時，中國目前正在增加跨區域電網互聯的建設。特高壓輸電、高壓遠距離直流輸電的新聞也常常見諸報端，這保證了某個區域發生災害而無法發電時，可以做到“八方支援”的效果。

中國的高壓輸電網絡能將電力輸送各方，圖為電網員工正在檢修高壓線丨作者供圖

我國在大力發展新能源發電的同時，也在努力克服新能源發電的問題。這其中不僅包括了對電網電能質量影響大，分布式的新能源帶來的電網震蕩問題，還包括這次得州停電暴露出的新能源機組出力極不穩定的問題。

隨著中國氣象水平的提高、衛星系統的完善，對天氣的高精度模擬和預測也愈發成為可能，這為高精度預測新能源出力提供了條件。電網公司也在逐步加大投入，建設更先進的新能源機組和換流站，最大限度保持電網的穩定性。同時，各級調度部門也會采用先進的算法，完善在線監測和跟蹤操作，使得來自新能源的電力更加高效地流入需要它們的地方。

環保是個長遠的議題，我們身邊也必定會出現越來越多新能源的身影。想要在新能源出力急劇下降時，保證供電的穩定性，需要不斷提高電網智能化程度，提高調度水平。

參考文獻

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[2]Texas electricity market bills soar after price freeze.

https://inversezone.com/2021/02/20/texas-electricity-market-bills-soar-after-price-freeze/

[3]https://www.wsj.com/

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https://www.cnn.com/2021/02/18/politics/texas-power-outages-political-fallout/index.html

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[7]李秋月,張喜榮.新能源發電風險分析[J].中國市場,2014(15):100-102.

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