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“跌得挺狠啊！”

這句話不(bu)僅可(ke)以用在最近的(de)股票市場，還可(ke)以準確地描(miao)述(shu)上周(zhou)得(de)克薩斯州的(de)天氣。

冬日(ri)最(zui)高氣溫(wen)可達25攝(she)氏度的得(de)州，在今年(nian)突然(ran)進入“冰(bing)汽時代(dai)”。零下十(shi)攝(she)氏度的氣溫(wen)加上降(jiang)雪，讓得(de)州人(ren)民體會(hui)到買一(yi)個可以制暖(nuan)的空調是(shi)多么重(zhong)要。

等(deng)等(deng)！就算有空調，也沒有電了！

得(de)州(zhou)氣溫(wen)驟降至零下丨WikiCommons

得州，比冷更慘(can)的是(shi)停電

鋪天(tian)蓋地(di)的新聞報道(dao)了寒潮(chao)期間得(de)州(zhou)人的噩夢生(sheng)活。極寒天(tian)氣(qi)導致的大規模停(ting)電(dian)，使(shi)得(de)一貫(guan)以空調取暖的美(mei)國人手(shou)足無措。

得州(zhou)遭遇大面積停(ting)電事故丨Youtube/Associated Press

停電帶(dai)來的影響不僅在(zai)人員(yuan)受凍(dong)方面(mian)。由于屋(wu)內氣溫過低，很多房屋(wu)水管(guan)凍(dong)裂，形(xing)成(cheng)冰柱或者水簾洞(dong)。

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

有些人只(zhi)能(neng)在汽(qi)車里(li)靠發動機(ji)熱量維持，卻因一氧化碳中毒身亡(wang)。

得州一(yi)氧化(hua)碳中毒人數激增丨(shu)houstonchronicle

與此(ci)同時，得州的電(dian)價(jia)(jia)也(ye)漲到(dao)天上去了(le)(le)，少數地方的電(dian)價(jia)(jia)甚(shen)至高達人民幣60元一度(du)電(dian)，較(jiao)往(wang)常上漲數百倍。普通人真實地體(ti)會到(dao)了(le)(le)“用不起(qi)電(dian)”的悲劇(ju)。

得克薩斯州電(dian)價有一個巨大的(de)漲幅丨Refinitiv

這次的(de)災(zai)(zai)害已經過去一陣子，人們(men)對于災(zai)(zai)情的(de)反思也逐漸展(zhan)開。得州的(de)電(dian)力資源(yuan)非常富裕(yu)，平日里的(de)電(dian)價也十分低廉，一場寒潮(chao)導(dao)致(zhi)了如(ru)此(ci)大規模的(de)災(zai)(zai)難(nan)，實(shi)在令人難(nan)以(yi)置信。

新能源，行不行啊？

大部分(fen)停電的(de)直(zhi)接原因(yin)無外(wai)乎(hu)兩(liang)種(zhong)：發(fa)電量急劇減少(shao)和輸(shu)電線路(lu)損壞(huai)。得州這次(ci)的(de)情況也不例外(wai)。

《華爾街日報》和得州州長，都將停電怪(guai)罪到了得州的(de)(de)(de)新能源供電上。得州雖然電能富裕(yu)，但(dan)主要以清潔能源發(fa)電為主，傳統(tong)的(de)(de)(de)燒煤(mei)的(de)(de)(de)火電僅(jin)占(zhan)比20.31%。這次(ci)的(de)(de)(de)極寒天氣，使得很多(duo)風(feng)(feng)力(li)發(fa)電機組被(bei)“凍住”，一(yi)半的(de)(de)(de)風(feng)(feng)力(li)渦輪機凍結，風(feng)(feng)力(li)發(fa)電在總發(fa)電量中的(de)(de)(de)占(zhan)比從42％驟降(jiang)至8％，煤(mei)炭和核(he)能的(de)(de)(de)基本出力(li)已經不足以支(zhi)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(ci)(ci)觀點進(jin)行(xing)了(le)(le)批駁。《經濟學人》認為，風(feng)力發電(dian)(dian)份額并(bing)沒有過多(duo)，只占20%左右，風(feng)電(dian)(dian)的損(sun)壞僅僅是造成大(da)停電(dian)(dian)的原因(yin)(yin)之一，除此(ci)(ci)之外，天然氣井的凍結，核電(dian)(dian)站由于風(feng)雪的原因(yin)(yin)無法運(yun)作等因(yin)(yin)素(su)共(gong)同(tong)造成了(le)(le)此(ci)(ci)次悲劇。追(zhui)根溯源，都是寒潮的鍋。這次的寒潮只是一個意外，不能因(yin)(yin)此(ci)(ci)就放(fang)棄清潔能源。

撇開對清(qing)潔能(neng)源的(de)(de)指責，得州(zhou)電(dian)網的(de)(de)設計(ji)與(yu)運(yun)營也難辭其(qi)咎(jiu)。由(you)于(yu)復(fu)雜的(de)(de)歷史原因(yin)，得州(zhou)電(dian)網不與(yu)外界(jie)連通(tong)，無法收到外界(jie)輸送的(de)(de)電(dian)能(neng)。同時得州(zhou)的(de)(de)電(dian)力行(xing)業高度市場化，電(dian)力公(gong)司有大大小(xiao)小(xiao)數(shu)百個，充分競(jing)爭的(de)(de)結果(guo)就(jiu)是(shi)，平日(ri)里電(dian)價比較便宜(yi)，一旦出事，電(dian)價就(jiu)會呈(cheng)幾何級(ji)數(shu)地增長，正在(zai)運(yun)行(xing)的(de)(de)機(ji)組便可以(yi)大發(fa)橫(heng)財。

風電不夠，火電來湊

風能、太(tai)陽能、水(shui)能、地(di)熱能和核能……清潔能源(yuan)在減少污染與可持續(xu)發展的兩個目(mu)標中大放異彩(cai)，但其中的問題也亟待解決。

清潔能(neng)源的發電性質(zhi)決定了它的先天(tian)(tian)缺陷：對自然環境的依賴。太陽(yang)能(neng)對天(tian)(tian)氣的依賴不用多說(shuo)，風能(neng)則更令人(ren)捉摸(mo)不透(tou)。

光伏(fu)發(fa)電極易(yi)受到天氣影響丨Pixabay

電能幾乎(hu)不(bu)可儲存(cun)，需(xu)要即發(fa)即用，這就有可能造成(cheng)“急需(xu)的(de)時(shi)候太缺，不(bu)用的(de)時(shi)候太多”的(de)情(qing)況(kuang)。

另(ling)一方面(mian)，即使新(xin)能(neng)(neng)源方法發(fa)(fa)(fa)出了電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)網也(ye)不一定(ding)愿意接(jie)入線路，因為(wei)它供(gong)電(dian)(dian)(dian)質量難(nan)以保(bao)證(zheng)。供(gong)電(dian)(dian)(dian)質量不僅在于一般(ban)意義上的(de)“供(gong)電(dian)(dian)(dian)功率穩定(ding)”，還有其他方面(mian)的(de)因素。像(xiang)風電(dian)(dian)(dian)、水電(dian)(dian)(dian)這樣的(de)出力隨機性較大的(de)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)方式，會對(dui)電(dian)(dian)(dian)網中交流電(dian)(dian)(dian)頻(pin)率產(chan)生不利影(ying)響(xiang)。對(dui)于光(guang)伏發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)而言(yan)，還涉及到電(dian)(dian)(dian)流變換的(de)問題：太陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池板發(fa)(fa)(fa)出的(de)是直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)，需要(yao)經過(guo)特(te)殊(shu)處(chu)理（逆(ni)變）變成交流電(dian)(dian)(dian)，才能(neng)(neng)為(wei)大多數用戶使用。逆(ni)變的(de)過(guo)程中，需要(yao)應用到很多半導體器(qi)(qi)件，這些器(qi)(qi)件具有高速開關的(de)特(te)性，這一過(guo)程也(ye)會對(dui)電(dian)(dian)(dian)網的(de)穩定(ding)性造成影(ying)響(xiang)。

光伏發電(dian)需要經過換流站(zhan)才能接(jie)入電(dian)網(wang)丨Wikicommons

為(wei)了解(jie)決這(zhe)些問題，有關(guan)部門(men)一(yi)般會留一(yi)部分火電機(ji)組作為(wei)備胎。火電站不僅不受天氣影響，還可(ke)以做(zuo)到“即用即發(fa)(fa)”——已經燒起來火的(de)機(ji)組可(ke)以做(zuo)到半小時內即發(fa)(fa)出電來。

不過，當(dang)火電機組(zu)占比(bi)過低，新(xin)能源發電占比(bi)過高時，備胎數量不夠，“缺電”的(de)情(qing)況(kuang)便一觸即發。如何更好(hao)地(di)使(shi)(shi)用(yong)新(xin)能源，使(shi)(shi)之(zhi)科學地(di)取代(dai)傳統發電方式，正是當(dang)前面(mian)臨的(de)關鍵問題之(zhi)一。

躲不掉的挑戰——寒潮

對于電力系統(tong)而言(yan)，突(tu)如其(qi)來的(de)天氣變化帶來的(de)不僅是(shi)用電負荷的(de)突(tu)然(ran)變化，電力輸送與電力調配也(ye)會面臨很大的(de)挑戰(zhan)。

2008年辛苦搶(qiang)修(xiu)電力的電網工人們丨Wiki Commons

中國在2008年冰雪(xue)災害(hai)后，為了減少大(da)規模冰凍對(dui)電力系(xi)統的(de)損失，采用了直流融冰技術和無人機噴火融冰等“黑科技”，極(ji)大(da)提高了電網對(dui)于冰雪(xue)災害(hai)的(de)應對(dui)能力。

直流融冰技術可以迅(xun)速融化電(dian)網覆冰丨(shu)Bilibili/電(dian)網頭條

與(yu)此同時(shi)，中(zhong)國目前正在增(zeng)加跨區(qu)(qu)域電(dian)網互聯(lian)的(de)建設。特(te)高壓(ya)輸電(dian)、高壓(ya)遠距(ju)離直流輸電(dian)的(de)新聞也(ye)常(chang)常(chang)見諸報端，這保證(zheng)了某個區(qu)(qu)域發生災害而(er)無法發電(dian)時(shi)，可以做(zuo)到“八方支(zhi)援”的(de)效果。

中國(guo)的高(gao)壓(ya)輸(shu)電網(wang)絡能將電力輸(shu)送各(ge)方(fang)，圖為電網(wang)員工正在檢修高(gao)壓(ya)線(xian)丨(shu)作者供圖

我(wo)國在(zai)大力發展新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)發電的(de)同時，也在(zai)努(nu)力克服新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)發電的(de)問(wen)(wen)題。這其(qi)中不僅包(bao)括了對電網電能(neng)質量(liang)影響大，分布式的(de)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)帶(dai)來的(de)電網震(zhen)蕩問(wen)(wen)題，還包(bao)括這次得州停(ting)電暴露出的(de)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)機組出力極不穩(wen)定(ding)的(de)問(wen)(wen)題。

隨著中(zhong)國氣(qi)象水平的(de)(de)提高(gao)(gao)、衛星系統的(de)(de)完(wan)善，對天氣(qi)的(de)(de)高(gao)(gao)精度模擬和預(yu)測(ce)也愈發成(cheng)為(wei)可能(neng)(neng)，這(zhe)為(wei)高(gao)(gao)精度預(yu)測(ce)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源出(chu)力提供(gong)了條件(jian)。電(dian)網公司也在逐步加(jia)大(da)投(tou)入(ru)，建設更先進(jin)的(de)(de)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源機組和換流(liu)站(zhan)，最大(da)限度保持電(dian)網的(de)(de)穩定性。同(tong)時，各(ge)級調度部(bu)門(men)也會采用先進(jin)的(de)(de)算法，完(wan)善在線監測(ce)和跟蹤(zong)操(cao)作(zuo)，使得來自新(xin)(xin)能(neng)(neng)源的(de)(de)電(dian)力更加(jia)高(gao)(gao)效(xiao)地(di)流(liu)入(ru)需要它們(men)的(de)(de)地(di)方。

環保(bao)是個長遠的(de)(de)議題，我們身(shen)邊也必(bi)定會出現越(yue)來越(yue)多新(xin)能(neng)源的(de)(de)身(shen)影(ying)。想要(yao)在新(xin)能(neng)源出力急劇下降(jiang)時，保(bao)證供電的(de)(de)穩定性，需要(yao)不斷提高(gao)電網智能(neng)化程度，提高(gao)調度水平。

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本(ben)文來自微(wei)信公眾號：果殼（ID：Guokr42），作(zuo)者：小(xiao)圓