摘要:得克萨斯州大停电事故对美国社会的政治和经济造成了较大影响,这次大停电危机是一起典型的黑天鹅事件,由偶然因素引发,但也存在发生的必然性。本文重点关注得州大停电中暴露出的能源安全问题,详细介绍得州大停电的基本情况,从能源供给侧和需求侧展开分析,找到事故产生的内在原因,并结合得州大停电的经验教训提出对我国能源安全的启示。
关键词:美国;停电;能源安全
2021年2月中旬,一场寒潮袭击了美国得克萨斯州的电力系统,导致全州大面积发生停电事故,得州能源供应系统几乎停摆,超过400万户家庭受到停电影响。能源安全是国家安全的重要组成部分,习主席同志指出:“能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题,对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。”我国在习近平同志“四个革命、一个合作”的能源安全新战略指引下,能源行业建设发展取得瞩目成就,在能源供应的稳定性和可靠性方面均处于世界较高水平,但得州这起黑天鹅事件暴露出来许多能源安全问题给我们敲响警钟,我国在能源安全方面应吸取教训、总结经验,充分做好未来面对更加严峻能源安全挑战的准备。
一、得州大停电事件基本经过
2021年2月14日,一场寒潮袭击得州,受低温冰冻影响,包括油气管道、风电机组、光伏面板和燃气电机组在内的能源基础设施严重宕机,得州多地骨干输电线路中断。因需求侧用电量远超供给侧发电量,实时电价飙升至历史最高峰,整个得州电网不得不实施短期轮流停电。随着寒潮加剧,得州因供应不足大面积停电,接连三次发布能源紧急警报(EEA),部分严重地区停电超60小时。这直接导致得州的交通设施、通信网络和医疗卫生等公共资源处于瘫痪状态,工厂停工、社会停摆、居民生活严重受困,多人因停电殒命,直接经济损失高达数十亿美元。大规模停电一直持续到2月18日气温回升才得以好转。
二、得州大停电原因分析
(一)发电侧——过度依赖气电导致极端天气发电能力弱
截止2020年底,ERCOT全口径在运装机达到10730万千瓦,其中天燃气占比48%、风电占比28%、燃煤占比13%、核电占比5%、光伏占比5%;2020年全年发电量构成中,天燃气占比45.5%、风电占比22.8%、燃煤占比17.94%、核电占比10.86。不难看出,得州电力的主要来源为天然气发电,而且全年发电量占比近全州总电量的一半,在极端寒冷天气的影响下,天然气输送设施被冻结,供气能力受限,天然气发电无法满足正常供电需求。风电机组作也因为结冰无法正常运行。此外,天然气发电不足还带来煤电系统的瘫痪,煤电机组需要弥补天然气机组的缺口而负荷陡增,在寒冷低温的工况下超负荷工作故障频发。
(二)供电侧——得州“电力孤岛”导致跨区电网调度互济难
早期美国电网是由各个公司根据所在区域负荷及电源条件组成的一个个孤立电网,随着社会的发展进步,逐步实现了相互联网、同步运行。目前,美国形成了三大联合电网体系,分别为东部地区电网体系、西部地区电网体系和本次大停电的德克萨斯电网体系。三大电网体系基本保持自给自足、相对独立的状态,因此得州地区发电的标准参数与其他地区并不相同,可以说得州是一座“电力孤岛”,在供电不足时不能通过其他电网跨区调度进行补充。
(三)用电侧——缺乏预警机制和政府监管导致用电负荷激增大
尽管ERCOT早在2月8日就发布了寒潮预报,政府缺乏响应的预警机制,并没有引起社会重视。出现停电事故后,政府没有相应的预案引导企业和居民错峰合理用电,导致在寒潮的影响下,用电量激增至历史峰值,几乎与夏季的用电量相当,这无疑加剧了供电恢复的难度。由于缺乏政府监管,得州的能源供应商为了追求利益最大化,没有做能源基础设施的常规防冻保养工作,也从另一方面造成停电危机的蔓延。
三、对我国能源安全的启示
得州的电力系统是一种由天然气发电为主体,多种可再生能源发电为补充的模式,与我国南方地区的供电模式、能源结构有相似之处。得州大停电事件表面为电力供应危机,背后暴露出的是能源结构失衡、储运能力不足、政府监管缺位等因素交织在一起的能源安全问题,应从其中汲取教训,提高能源供给保障能力,加强能源供需形势分析研判,确保能源安全稳定。
(一)着眼能源结构失衡,构建多元清洁智慧能源供给体系
顺应世界能源革命趋势,立足能源资源国情,深化能源供给侧结构性改革,优化能源保障布局,统筹协调好传统能源升级和大力发展新能源之间的平衡,避免在局部地区过度依赖单一能源的情况。在严控煤炭消费基础上,大力推进煤炭分质梯级利用;扩大天然气消费,全面开放天然气进口及接收储运设施,加快发展燃气发电;超前谋划水电,安全发展核电。积极发展大规模储能技术,变革能源系统运行调度模式,显著提高电力系统调峰和消纳可再生能源能力。大力推广电热气一体化集成供能,加快建成“互联网+”的多元清洁智慧能源供给体系。
(二)紧盯储运能力不足,大力推进管网建设和互联互通立足“全国一张网”,推进天然气主干管网建设和互联互通。积极推进东北、华北、西南、西北等“百亿方”级储气库建设、油气产供储销体系建设管道、地下储气库和LNG接收站等一批重点工程建设。提升煤炭生产、流通和消费各环节库存水平。充分发挥我国政策制度优势,坚持建设全国供电“一张网”,积极推进以新能源为主体的新型电力系统建设,加强应急备用和调峰电源能力建设,避免出现“电力孤岛”危机。
(三)瞄准政府监管缺位,有效确保能源行业持续稳定发展
一是加强能源预测预警,加强电力、天然气等供需走势分析研判,针对可能出现时段性、区域性供需矛盾较突出的地区,从资源供应、基础设施布局、需求侧管理等方面,提前谋划应对措施。二是加强政府相关部门对能源行业的监管力度,完善电力监控系统安全防护体系,开展应急演练,完善应急保障预案。三是完善电力风险管控体系,深入实施电力安全风险管控专项行动计划,认真落实“季会周报”管控机制,构建可量化的电力安全生产综合评价体系。C
(作者单位:郭志沛,国防大学联合勤务学院;庄磊,中国人民解放军32714部队)