377|美国“能源首都”得州,为什么会遭遇电力短缺?

策划人:李仲轲

你好,这里是《邵恒头条》,我是邵恒。

在昨天,我看到一条热搜新闻,美国约翰斯·霍普金斯大学统计数据显示,美国新冠疫情死亡人数在当地时间2月22日突破50万,超过美国在两次世界大战与越南战争中的死亡人数总和。

不过我发现,美国当地媒体的注意力,这几天很大程度上被另一场危机所吸引,那就是发生在美国得克萨斯州的断电事件。

从上周开始,得州就遭遇了罕见的寒潮。上周情况最严重的时候,得州各个地区的气温降低到了-22℃至-2℃不等。要知道,得州往年的气温在5℃左右,这次的寒潮为得州带来了30年以来的最低温。在2月20日,美国总统拜登宣布得州进入重大灾难状态,敦促联邦政府为得州提供救援资金。

寒潮带来的不仅仅只有低温天气,还有一系列连锁反应。比如有的得州居民说,因为家里的水管全部结冰,家里断了水。再比如因为下雪天气,得州的几个重要机场一度关闭,让一些准备运往得州的新冠疫苗没法准时到达。

但是最受到关注的,是得州的电力状况。在2月16日,得州有411万人没有电可以用。有一些居民因为停电无法取暖,选择在家里烧柴火或者去汽车里开空调取暖,这也导致了一些因为一氧化碳中毒的伤亡事件。

为什么我说电力状况是最值得关注的呢?停水、停航是寒潮天气都会带来的问题,但是对于得州来说,它单单不应该停电。

这就要说到得州在美国的生态位了,它算得上是美国的“能源首都”。得州每天生产大约460万桶石油,美国各大大型炼油厂都聚集在得州。美国四分之一的天然气也都是来自得州。也就是说,得州并不缺少发电的原料,那它为什么会陷入断电危机呢?

在今天的《邵恒头条》中,我就来和你聊聊,得州断电危机暴露出了什么样的问题。

得州断电,最表面上的原因很容易理解:因为突如其来的寒潮,导致得州的用电量在短时间内激增,而在另一方面,寒潮也让一些发电设备无法运转。

我给你说几个数字:得州的电力供应总量,按理说应该在80GW(吉瓦)左右。但这次因为寒潮影响,超过三分之一的发电设备无法工作,造成了将近30GW的电力短缺。天然气的钻井平台、运输管道和工厂设备出现了停工、关闭的情况,还有一些风电设施受冻,无法运转。

一方面,得州人由于急需取暖,对电力需求量激增;但在另一方面,发电的设备不给力,发电量大幅度下滑,这么看来,得州出现电力危机毫不意外。

但是仔细想想,这件事又一点都不合理。

作为“能源首都”,得州的供电系统已经平稳运行了几十年了。即便遭遇反常的天气,得州也应该有应对方案吧?面对寒潮,世界上的发电行业早就有一套比较完备的解决方案,比如在发电设备上涂抹防冻液,进行防冻处理等等。为什么得州的设备会出现这么多问题呢?

我们可以说,因为这次的寒潮太严重了,30年未见的低温,太罕见了。得州的气候接近广州,往年冬天的平均气温基本在零摄氏度以上,当地的发电厂因此放松了警惕,没有对发电设备进行额外处理,这才被寒潮打了一个措手不及。

可问题又来了。即便寒潮很严重,但是寒潮侵袭的不仅是得州。

我看到报道,整个美国71%的领土都会因为这次的寒潮而被冰雪覆盖。总计有14个州受到影响,因为寒潮断电的总人数在550万人左右。但问题是,其中410万人,也就是75%左右,都是得州人。为什么单单得州损失那么惨重呢?

有一种说法说,这是因为近些年来得州逐渐普及新能源,新能源设施在关键时刻掉链子了。

但是稍微看看数据,你就知道这个说法不靠谱了。前面我跟你提到,得州的电力出现了30GW的短缺。其中只有15%的短缺是因为风力发电设施故障,剩下85%的短缺都是因为火力发电厂不给力。所以恰恰是得州传统的能源供应端出现了问题。

我做了一些研究,发现这背后一个关键的问题,实际上是出在了得州电力系统市场设计的缺陷上。得州整个电力系统“反脆弱”的能力不足。

为什么这么说呢?其实按理说,一个地区出现暂时的用电短缺,是可以通过电网,把别的地区的电能输送过来救急的。

但是得州不一样。在美国的电力供应系统当中,得州是一个非常特殊的存在。它是美国本土唯一一个拥有自己独立电网的州。这就意味着,一旦得州的发电机出现故障,没办法从别的州输送电力。每当得州出现突发情况,自身电力供给出现问题的时候,只能采取限电、停电等措施。

为什么要这么设计呢?

这有一定的历史原因。在历史上,得州就一直对美国联邦政府抱着一种不信任的态度。1935年,当时的富兰克林·罗斯福总统签署了《联邦电力法》,希望成立一个联邦政府电力委员会,来专门监督美国各个州的电力销售。但是得州的供电公司不希望受到联邦政府的监管,于是他们决定成立一个独立的电网。毕竟得州本身资源丰富,有底气自给自足。

得州给他们自己的电力系统,设计了一个高度市场化的运作机制,尽量减少监管。于是在得州出现了大大小小200多家电力供应商,消费者自己选择要使用哪家。这些供应商也会为了争夺消费者进行激烈竞争。

这种竞争带来的结果就是,得州的电力零售价是8.6美分/每千瓦时,比美国平均水平低五分之一,跟以严格监管著称的加州相比,只有加州的一半。这是典型的市场化让消费者得利的例子。

但是,这种市场化策略也带来了一个隐患,就是得州没有所谓的“容量市场”。

什么意思呢?具体的运作机制很复杂,我和你简单解释一下原理。因为电力是一个基本上没法进行储存的资源,所以电力供应的逻辑是用多少电发多少电。但是,为了应对一些用电高峰,发电厂会储备一些闲置的设备,或者是一些发电机不会以最大功率进行发电,这些“冗余”在关键时刻可以拿来被售卖、应急,就被叫做“容量市场”。

但是在得州,无论是能源政策的制定者,还是供应商,都不喜欢容量市场的理念。

为什么呢?因为不够高效、对市场竞争不利啊。你想,一旦一个发电厂有“容量市场”,比如它有一台发电机常年处于停机状态,那这台闲置发电机的运营成本也会加到用户的购电费用中去,从而削弱企业的竞争力。

得州供电市场的设计者认为,没有必要强制创造一个容量市场。相反,用电高峰的问题,市场会有市场的解决机制。什么机制呢?就是允许电价上涨。假如出现电力供应短缺,那么电价将会随之上涨,给电力公司更大的利益刺激。按照这个设想,电力公司为了吃掉电力短缺时的红利,就应该自行储备更多的供电能力,提供更稳定的服务。

但这次的寒潮事件却让人看到,这种美好的设想并没有兑现成现实。得州电力系统的冗余显然是不足的,并且也没有其他更好的备用方案。得州的电力供应商,为了让消费者享受到较低的电价,赢得竞争,放弃了“容量市场”。

而且,得州这种市场化的机制还造成了一些很荒唐的事情。在这次得州爆发电力短缺之后,得州的公共服务管理局做了一件事,就是他们把电价的上限提高到了最高点,9美元/千瓦时,这可是前面咱们说的,得州平均电价的100倍。

这种做法本来是想鼓励人们节省用电,并且鼓励供应商提供更多的电量。可是在缺乏冗余的情况下,根本就不起作用,反而成了得州人的负担。

这个策略带来的结果是,那些还有电可用的用户,每天的电费轻轻松松超过了100美元。我看到最夸张的,有的用户一周左右的电费达到了16000多美元,也就是人民币10万元以上。

你看,得州电网一方面与外州孤立,另一方面自身又缺少“容量市场”,这在根本上就造成了得州电网“反脆弱”能力差的现状。追根溯源,问题出在了得州过度依赖市场化的机制,解决公共服务的问题上。

在这次的供电危机发生后,我看到美国不少政客、媒体都在讨论得州电力市场应该如何改革。

我还看到媒体有这样的评论:他们说得州这次出现的问题,其实对全世界都敲了一个警钟。

为什么这么说呢?你可能也知道,由于气候变化的原因,极端天气出现的频率越来越高了。这些极端天气就像是一次又一次的压力测试,对于全球各地的基础设施构成巨大的挑战。

而得州的这次事件让人看到,经受挑战的不仅是基础设施本身,还有让系统运转起来的底层机制和逻辑。那些效率至上的市场机制,未来可能需要更多地考虑安全和冗余。

好了,这就是今天的《邵恒头条》。我是邵恒,我们明天见。

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