美国得州断水、断电,给当地造成了怎样的影响?
寒潮造成的罕见的寒潮席卷了美国中部和南部的广大地区,造成了严寒的冬季风暴,在不同程度上影响了十亿多人的生活。
其中,在美国南部,气候变暖频繁,受气候变暖影响最大,因为恶劣的天气破坏了电力设施,增加了电力需求,电网无法承受此外,历史上的低温对流也导致了许多地区的水管爆裂,这使得数以百万计的人经历了最低的温度和多年来没有水、电,还有破纪录的积雪。
在这种严寒天气的影响下,德克萨斯的基础设施暴露出许多问题,导致了许多关于极端天气下可再生能源供应的可靠性的争论。风力发电使电网更容易受到恶劣天气的影响。
德克萨斯州的可再生能源问题并不是很多,正如本文所述,美国需要一个更清洁和可靠的德克萨斯电网,它的时间采取雄心勃勃的措施来应对气候变化。
这种罕见的寒潮严重影响了美国中部和南部的大面积,德克萨斯南部的美国是最受寒潮的影响,因为它是非常奇怪的在当地,有成千上万的德克萨斯州的家庭中断供电公司试图通过旋转电源来减少电力需求过剩。
Oncor是TexasJodi最大的输配电公司,她已经与公司的员工就交流停电进行了磋商,但员工告诉她,当电力系统被打开在一些地区,我不认为有任何旋转,朱迪生气地说到了当地十九世纪,得克萨斯州数以百万计的家庭的电力供应已经逐渐恢复,但几乎一半的州没恢复。
得克萨斯州休斯顿市市长西尔维斯特·特纳打破了水管,并催促人们在推特上节约用水,以缓解缺水。
除停电外,冬季风暴对德州带来了很大的影响,如供电不足,造成事故频发,而且严寒的天气影响很大。对新疫苗的供应和储存取消原疫苗的接种日期和延迟影响国家近一万的疫苗剂量,疫苗计划也遇到了障碍。
而《经济学人》的文章则指出,将停电完全归咎于可再生能源是不公平的。燃气发电厂、核反应堆以及风力涡轮机在此次寒潮中均受到了冲击,得州经历的是一场“设备故障”的风暴。因此,《经济学人》分析认为,寒潮过后该州面临着两个主要问题:是否要增加电力储备能力,以及如何确保电力设备应对极端天气的能力。
因此,其他人认为得克萨斯州现有的基础设施不能适应气候变化的主要问题是进一步加强。
近日,极端寒潮天气横扫了位于美国南部的多个地区。在当地时间二月二十日,美国白宫了发布声明,美国总统拜登已经批准德克萨斯州进入“重大灾难状态”,并且命令联邦政府对百姓提供援助。
由于极端寒潮天气破坏了德克萨斯州的电力系统,德克萨斯州从14日就已经开始出现大范围断水断电,数百万民众在黑暗和严寒中苦苦支撑。而美国的一些政客们,却上演了一场“甩锅”大戏。
极端寒潮天气导致德州一些风力涡轮机被冰雪冻结而无法正常供电。虽然风力发电只占了德州冬季计划发电量的7%,一些保守派政客却抱怨得州过度依赖可再生能源。
对此,德州州长格雷格·阿博特将供电系统的崩溃归咎于风能和太阳能,并将责任推给了运营德州电网的电力可靠委员会(ERCOT),称“这是电力可靠委员会彻头彻尾的失败”,要求对其展开调查。 然而当阿博特的锅刚一甩出,电力可靠委员会就马上拒绝承认自己有问题,并称他们在一周前就做准备了,目前的断电危机只能怪恶劣的气象条件。
德克萨斯是美国石油和天然气生产第一大州,本应该是美国最不缺电的地方,在能源大州发生这样的事情让很多人感到震惊。
德克萨斯州自认为可以靠着充足的能源储蓄和强大的发电能力,能够起到自给自足,坚决不受美联邦政府监管。运营德州电网的ERCOT也是一个特殊的存在:它为德州90%地区提供电力服务,却故意和美国其他地区隔离区分开来。从一开始,它就避免人们跨州购买或销售电力,独立形成了一个自给自足的闭环,把德州变成了一座“电气孤岛”。这可能就意味着,德州这次断电将无法从外部得到电力补充,除非接受美联邦监管,接入德州之外的电。
目前德州发电主要是靠天然气、风电等新能源,比传统发电方式来说,新能源发电对天气的要求更高一些,因为寒潮会导致发电设备被冻住。德州当地的燃煤电厂此前也相继被关停,这也是导致德州电力系统应急储能和灵活调节能力不足的一个大问题。
在美国目前全国有电力企业3000多家,其中包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式。在电网系统中各环节主体又处于相对分散的模式,这也导致了电力公司之间的调度难度加大。所以一旦出现紧急事故,他们之间互相支援的能力也是很有限。
基于以上种种因素结合,德州的电力就变成了如今的样子。
美国得克萨斯州经历了30年一遇的寒流风暴,因为寒流的原因,居民都需要大量供暖才能够保证不被冻死,但是得克萨斯州的能源储备不够,无法解决所有人的供暖问题。
所以大家就开始争抢电能,电价就被炒高到200多倍,现在已经相当于是65元人民币一度电了。
一、寒流风暴是什么?
寒流是海洋中的一股洋流,通常由水温低的地方流向水温高的地方,这股寒流所经过的地方都会非常寒冷。
而寒流风暴则是由寒流带来的暴风雪或者暴风雨,这种寒流天气通常是骤然出现的,不过一般可以预测。
德克萨斯州这次的寒流风暴主要是墨西哥湾的寒流导致的。
二、德州遭遇寒流后的混乱情况
德州遭遇寒流之后,超过460万户家庭和企业都受到了寒流的影响,目前有数十万户家庭连续4天都无法供电。在这样寒冷的天气里面,没有电就代表了没有暖气,可见这些人的生活有多困难了。
如果有家用发电机的家庭还好,但是在美国并不是每家每户都有发电机的。
除了电以外,还有12万户家庭面临供水中断的问题,供水之所以中断,主要还是因为能源不足,无法运输水源。
加上德州,美国其余8个州都遭受了极端寒冷天气和暴风雪的影响,至少有38人因为各种事故死亡。
也就是在这样混乱的情况之中,供能越来越不够使用,很多高收入的家庭就开始争抢电量,这就导致了电价飙升了270多倍,达到了65元人民币一度电。
三、为什么会出现能源储备不足的情况?
主要情况还是因为美国的部门僵化,虽然预感到了寒流的到来,但是却没有做任何预防寒流的措施与准备。
同时美国太依赖风能、太阳能等可再生能源,在寒流这样的天气下,这些可再生能源无法使用,也就让美国陷入了危机。
美国一家初创公司—— Green Hydrogen International(GHI),不久前公布了一个 60GW 的可再生氢气项目,这个项目位于得克萨斯州,将由风能和太阳能供电,采用盐穴进行储存。
得克萨斯州南部 Duval 的这个「氢城」,会是全球最大的绿氢生产和储存中心,建成后每年将生产超过 250 万吨绿氢(通过光伏发电、风电以及太阳能等可再生能源制得的氢气),约等于如今全球灰氢(是通过化石燃料燃烧产生的氢气)产量的 3.5%。
项目以 Duval 中彼德拉斯平塔斯盐丘的储氢设施为中心,通过管道将绿氢输送到 Corpus Christi 和 Brownsville,在那里将其转化为绿氨、可持续航空燃料和其他产品,或通过管道直接输送到全州的氢能发电厂和其他用户。
在 Green Hydrogen International 公司公布的项目计划里,绿氢的其中一项用途是可持续火箭燃料,该公司正在考虑在 Brownsville 将氢气与二氧化碳结合起来,为德克萨斯州南部的发射作业制造一种绿色甲烷火箭燃料。
Brownsville ,正是 SpaceX South Texas 发射场的所在地,2018 年,SpaceX 宣布这个发射场将专门用于 SpaceX 的 Starship 运载火箭。
SpaceX 目前正在开发一种新型火箭发动机—— SpaceX Raptor,用于开发中的 SpaceX Starship,Raptor(猛禽)发动机将使用低温液态甲烷和液态氧作为燃料,而不是该公司迄今为止使用的基于煤油的燃料。
在成立 SpaceX 时,马斯克就表示过自己的宇宙 探索 目的地——火星。要想完成火星 探索 ,怎么去和怎么回都是需要解决的问题。
冲出地球后抵达火星,发动机要产生足够的比冲,比冲的上限由燃料决定。 探索 后从火星返回地球,出发时就带上返程的燃料,增加了火箭的负荷,明显不太现实。因此需要在宇宙中补充燃料,让火箭能够返回地球。
目前来说,较为理想的火箭燃料应该是液氢和液氧,但液氢的制备和储存难度较高。而甲烷的冰点(约 -182 )与液氧的沸点(-183 )相当,相比于与液氧和煤油,液氢和液氧之间的温度差,对燃料储箱的要求较低,也能减轻结构重量。
另外,甲烷液氧发动机的比冲,介于液体氢氧发动机和液氧煤油发动机之间,能冲向火星。更重要的是,火星的环境中有二氧化碳和冰,可以制成甲烷和氧气,也就意味着,使用 SpaceX Raptor 的火箭,可以在火星上补充燃料。
可再生能源毫无疑问是未来的发展方向,Green Hydrogen International 利用可再生能源得到的氢气,又有多样的用途。有了 GHI 的氢气提供助力,希望 SpaceX 的火箭在火星着陆的那一天能快一些。