德州大断电：独立于全国的电网正在为此付出代价

受空前的北极寒潮影响，美国大部分地区气温骤降。能源市场陷入混乱，周一德州电网的批发电价飙升了逾10000%，德州多家炼油产关闭。德州数百万家庭十年以来首次被迫轮流停电。

上周末以来，整个德州的气温一直处于0摄氏度以下，南部布朗斯维尔（Brownsville）的温度为-3.9℃，而潘汉德尔（Panhandle）的温度则低至-26℃。得州东部大部分地区，包括达拉斯、圣安东尼奥、奥斯汀、休斯顿、科珀斯克里斯蒂和布朗斯维尔，仍处于冬季风暴的影响之下。这些地区的出行条件非常危险或已达到几乎不可能出行的状态。

德州公用事业公司奥斯汀能源（Austin Energy）周三（17日）宣布，客户应准备面临继续停电，并可能再停一周或更长时间。而且许多此前可能有电力供应的客户，其电力线路也可能会被冰冻和风暴破坏掉。

奥斯汀能源公司解释说，长时间的停电是为了帮助维护德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）的电网。据“KXAN”报道，奥斯汀有近185775人停电。

家住在奥斯汀的能源、技术和环境的历史学家朱莉·科恩（Julie A. Cohn）家中也停电了。她在《华盛顿邮报》发表评论，回顾了德州电网独立于全国的历史，分析了其利弊，并提出了建议。朱莉·科恩同时任职于莱斯大学贝克学院能源研究中心和休斯敦大学公共历史中心。

德州独特的电力系统几十年来运行良好——但它并没有准备好应对突如其来的寒冷天气。

我在我的燃气暖炉前写下这篇文章，我穿着多层衣服，喝着热饮，等待着本周世界末日般的冬季风暴的结束和可靠电力的回归。我正在思考电网——用来描述发电站、输电线路、变电站，有时甚至是更小的配电线路和电表的集合，它们将天然气、煤炭、水、铀、风和阳光转化为可用的电力，并将其带到我们的家和工作场所。过去的几天里，德州电网运营商，在让这里的人们保持温暖和充足的照明方面如此悲惨地失败。可以看一个更大的图景，和一个德州的图景，两者都可以解释正在发生的一些事情。

首先，看大局。电网是由数千家实体拥有和运营的技术集合的简称，从政府机构到拥有屋顶太阳能电池板的房屋业主。在美国本土，有三个主要的互联的系统——一个覆盖落基山脉以东的所有地区，一个覆盖落基山脉以西的所有地区，一个覆盖德克萨斯州。东部互联和西部互联是由多个电网运营商和几十个较小的网络组成的，这些网络通过持续的协调，在必要时跨越州界来满足电力需求。在德克萨斯州，我们有一个电网运营商，即德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT），一个控制区，数百个基础设施所有者和大量的协调使其发挥作用。因此，随意使用"电网"一词会导致人们普遍误解，认为一切都在比如说电力沙皇的控制之下。但在美国，即使是联邦政府中也没有这个角色。当出现问题时，就像本周发生在这里的情况一样，朝一个方向寻找一个罪魁祸首是个错误。

然后是德克萨斯州的情况。有三件事要记住。为德州95%的地区提供服务的电力系统有意地与全国其他地区隔离；我们竞争性的电力批发市场为后备电源的投资提供了极少的激励措施；德克萨斯州一般不会出现像这次的冬季风暴。

让我们从80年前说起。二战期间，美国需要大量的电力来制造飞机、坦克、炸弹和其他战争物资。电力公司和联邦政府都把重点放在扩大电力系统之间的互联上，作为满足国防需求的最快和最便宜的方式。1941年，德克萨斯州的投资者拥有的公用事业公司通过连接成两个网络，服务于该州的北部和南部地区，尽了自己的一份力量。国会已经赋予联邦电力委员会（现在的联邦能源管理委员会）管理州际电力销售的权力。德克萨斯州没有任何州一级的电力公司监管，而电力公司喜欢这样。他们也不希望联邦监管。所以他们很小心地避免跨州销售或购买电力。由于有两个时区、各种类型的发电资源和大量不同类型的客户，德克萨斯州的公用事业公司能够在州内实现规模经济和电力共享效率。

1970年，德克萨斯州的公用事业公司成立了ERCOT，以遵守1965年东北大停电事件后制定的可靠性准则。1981年，ERCOT接管了电网运营商的工作。1996年至2005年期间，德州立法机构通过了法律，以建立一个有竞争力的电力批发市场，增加可再生能源的硬性指标，并投资于新的输电基础设施。这些决定为可再生能源创造了一个非常友好的环境，因此，德克萨斯州的风力发电和各种可再生能源在全国处于领先地位。但这些举措的成功在一定程度上取决于德州电网的自主性。州政府可以设定目标，促进投资和扩大输电，而不需要其他州或联邦机构的投入。从某种意义上说，这就是ERCOT与世隔绝的魅力所在。

其他因素也造成了德克萨斯州电力系统的独特特点。首先，该州的发电机组一直在逐步但稳定地从燃煤发电厂转向天然气和风力发电厂。今年冬天，德州人对风力涡轮机和天然气发电厂的依赖程度远远高于煤炭。其次，根据该州电力批发市场的运作方式，公用事业公司对投资备用电源的激励措施非常少。国家不会对发电机说："请给我们多建一些备用电厂，我们将向客户收取这笔费用。"相反，市场允许发电机在可用供应不足时收取过高的价格——对于投资者来说，这可能是一个漫长的过程。因此，ERCOT的备用电源，即所谓的旋转储备，低于美国其他大多数地区。

因此，本周，当全州气温降至历史最低点时，风力涡轮机就会结冰。燃气电厂跳闸下线。虽然ERCOT已经预料到会出现滚动性停电，并警告用户减少用电，预计会出现短暂的停电，但电力需求远远超过了可用的供应量，使我们数百万人被困在黑暗和寒冷之中。

现在，我们该把寒冷的手指指向哪里？

几十年来，高度集中、孤立的电网为德克萨斯提供了很好的服务。它让我们加快了可再生能源的发展，尤其是避免了1965年、1977年和2003年困扰东北地区的那种层层叠叠的停电。但本周，这意味着当我们需要时，我们无法从巨大的东部和西部电力网络中进口大量电力。

我们没有足够大的后备系统，以应对当电力需求急剧上升时，或者当我们的常规发电机断线时，就像本周一样。每年夏季最热的时候，这个问题都会困扰ERCOT。这是我们批发市场结构的问题。当然，额外的储备电力可能不足以抵消我们过去两天的损失，但肯定会有帮助。这些额外的发电厂将在大部分时间内闲置，如果由连接到ERCOT的每个人分担，其成本也不会那么糟糕。相反，根据德州批发市场的运作方式，本周后备电厂收取了令人瞠目结舌的9000美元/mwh的价格（六天前的价格是30美元/mwh，这是一个比较典型的价格）。

归根结底，这次停电，就像之前许多大停电一样，反映了意外事件和后果的挑战。1965年，电力系统专家认为他们已经建立了足够的冗余，以防止任何级联式电力故障的发生。但他们没有设想到，当一个继电设置造成网络中意外的电力移动时，几十个不同的运营商将如何应对。在德克萨斯州，我们知道我们的夏天会非常炎热，将我们的电力系统推向极限，但上一次这么冷是在1989年，而今年的冬季风暴将持续更长时间。我们的风力发电机没有北方寒冷地区的涡轮机那样的防寒措施。我们的整体系统没有防寒准备。这次寒流的条件及其对电力系统的影响，根本超出了电力专家们的普遍规划。

在寒冷的客厅里，我可以反思我们州对电力系统的独特做法，既有好处，也有不足，只希望我们能尽快从这次天气事件中吸取教训。毫无疑问，在未来的几周和几个月里，会有指责、调查、推敲和推断。当然，我们可以更有效地计划我们的极端天气，更彻底地使我们的系统可以抵御寒冬，更全面地支持我们的可再生能源，以及（我怎么敢这么说？）要求客户为弹性支付更多的费用。我想现在有几百万德州人已经准备好了捐款。也许我们甚至可以重新考虑东西部的联系，以便在天气变得非常非常热或非常非常冷的时候共享更多电力。德州人本不应该为了下一个炎热的夏天或冬天的风暴做准备而开始购买发电机。