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。
风能的运用有风力发电、风帆助航、风力提水、风力致热。
风力发电,是把风的动能转为电能。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
风帆助航,指利用风力作为部分推进动力,使船前进的船舶推进方式。在机动船舶发展的今天,为节约燃油和提高航速,古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航,节油率达百分之15。
风力提水,自古至今一直得到较普遍的应用。现代风力提水机根据用途分为两类:一类是高扬程小流量的风力提水机;另一类是低扬程大流量的风力提水机。
风力致热,主要是机械变热。 风力致热有四种:液体搅拌致热、固体摩擦致热、挤压液体致热和涡电流法致热等。 目前,风力致热进入实用阶段,主要用于浴室、住房、花房、家禽、牲畜包头房等的供热采暖。
历史
人类利用风能的历史可以追溯到西元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。
风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。
即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视,比如:美国能源部就曾经调查过,单是德克萨斯州和南达科他州两州的风能密度就足以供应全美国的用电量。
在加拿大风光旖旎的山脚湖畔之间,科技公司CarbonEngineering已经开发了一种新型的低碳、高能量燃料。
运输工具的快速脱碳当前已成为了人类面临的最艰巨挑战之一。根据全球卫生组织(WHO)方面宣称,源自交通的CO2排放量已超过全球CO2总排放量的四分之一,并引发了气候的剧烈变化。
在不列颠哥伦比亚,一种可选的方案正在逐步成形,其并非源于整车传动系统的创新,但由此出发,重新设计了动力装置所使用的燃料。利用可持续的能源与稀薄的空气而进行燃料的合成生产,并且其能充分与现有车辆和当前的基础设施相容,CarbonEngineering公司提倡的汽车炼金术并非纯粹的科幻想法。其为经过充分验证的过程和现有供应链的结合,并且规模正在逐步扩大。
真实的时间表和价格点
公司首席执行官(CEO)Steve Oldham认为该策略可有效应对当前局势。CE公司期望个人出行方式由燃油车逐步向电动汽车过渡,该项进程将会花费较长时间,但仍是一项可行且较为合理的措施。而重型载货汽车和飞机的电动化更是为艰巨,在一定程度上,船舶也面临着此类问题,所以CE实际上仅在重点开发一款产品,并由此能使相关运输市场获益匪浅。
但是,自从CE项目启动伊始,针对气候变化的紧迫性已在逐步逼近,从而与传统燃油车渐行渐远。
因此,合成燃料是该公司提供的一项优化措施,于2009年由卡尔加里大学的科学家发明。其初衷是开发一种低成本、可升级和模块化的系统来捕获大气中的CO2。在私人投资的支持下,为了验证概念,在2015年建立了斯阔米什(Squamish)工厂,现在每天能捕获约1吨CO2,以碳化钙颗粒物或者压缩空气的方式储存。
最重要的是,目前已证实此类做法较为廉价。经同行评审(Peer-reviewed)调研表明工厂捕获碳的成本少于100美元/吨,早期的评估成果可达600美元/吨,在经济层面上较难实施。从商业上可得到的基础硬件,能实现快速升级。CE公司提到,该类措施比通过种树来减少碳排放更为实惠,可有效节省土地面积。CE方面申明每年经优化的1.0 Gt(10的9次方)吨的碳将需要与加那利群岛(Canary Islands)面积相当的陆地植被。根据欧洲环境署(EuropeanEnvironment Agency)报道,2017年欧洲整个交通运输部门释放了约1.25 Gt的CO2。
然后CE方面对此作出判定,目前对CO2能开展的一项活动即为生产碳氢化合物。CE通过直接空气捕获能力可从大气中获取CO2,所以CE从一开始就在进行具有较高碳负性的(carbon-negative)工作。如果配备有清洁氢气的资源,且具有较好的碳中和性,由此可结合在一起从而生产出碳氢化合物。
目前CE主要使用费托合成过程(F-T合成,以一氧化碳和氢气的合成气为原料,在催化剂和适当条件下合成液态烃或碳氢化合物的工艺过程)以实现相关目标。自19世纪20年代起,该合成过程已得以应用,且使用气-液技术生产燃料已成为行业标准。
优化从油井到车轮的过程
2017年,斯阔米什工厂生产出了第一批合成燃料,且与精炼公司、试验室和航空公司协同合作,对该概念进行持续开发,其成果是一种无色、无烟的合成柴油和煤油,该类燃料主要应用于重型汽车、船舶和航空器等领域。Oldham声称从油井到车轮的碳排放强度(carbonintensity)已得以大幅减少,同时与当量化石燃料相比,每升提高了约3%~5%的能量值,虽然针对此类做法的需求有限,但该过程也能用于生产合成汽油。
连锁反应可以促进一个更便利、更快捷的潜在新产品的推出。其成本仅为1美元/升,且生产成本与生物燃料处于同一水平,但该项技术需要的陆地和水资源得以大幅减少,且不受地理环境限制。
与此同时,该项设计作为一个替代方案,无需对发动机进行技术调整,能在100%浓度下进行轮换使用,同时可与现存的经销和零售基础设计相容,燃烧仅会排放出较少的颗粒物,且几乎没有硫排放,海事部门认为该类燃料较为理想,因为其面临着异常严格的硫排放限值。
燃料公司对此充满兴趣,雪佛龙(Chevron)是组织中的投资合作伙伴。其解决了一项未来的挑战:当前在CE的上市市场北美,有许多州、省和联邦机构对化石燃料设置了碳排放强度限值。精炼公司在寻找低碳合成燃料以实现混合。起初,由于CE的燃料仅通过大气中的CO2生产,因此可有效减少碳排放强度。
然而,CE系统的劣势是使用的能量高于生物燃料。因而通常仅可将工厂布设于由再生能源部门所许可认定的位置,但目前对此仍存在分歧。厂址位置要求日照充足、通风良好,且易于促成高密度、易于运输的液态燃料的转换过程。
授权模式
对于燃料工业而言,压缩CO2也有其他用途。与美国西方石油公司(OccidentalPetroleum)通力协作,CE公司在2021年旨在破土建设其第一个商业工厂,该工厂预计将坐落于德克萨斯州(Texas),该想法与当前采用的策略完全不同。西方石油广泛采用提高原油采收率(EOR)技术,同时通过隔离CO2从而到地表下方来提取原油。CE的方法是建立一个靠近EOR的工厂,所以不需要管道即可使用大气中的CO2。当推进该项进程时,从大气中捕获的以及填入地下的CO2明显多于燃烧原油时所产生的CO2。由此CE发明了具有碳中性的化石燃料。
能让化石燃料碳中性这一概念成为一个非常有强有力的概念,CE对此具有较强的推销和展示意愿。因为对基础设施并未进行任何调整,CE目前并未迫使化石燃料的工人停业、下岗或由此失去经济来源。CE控制着授权模式,对公司提供设计图和培训课程,以建立一个可满足广泛需求的工厂。零部件能与其他行业实现共享,所以并无全新供应链的需求,且不依赖于经济节约模式。技术层面上已然是摩厉以须,但是关于燃油碳排放强度的法规仍需倍道而进。
脱碳和解决气候变化问题需多种途径,CE仅是一种解决途径,电动汽车及生物燃料均有较好前景。在CE逐步实现零排放的进程中,通过电动汽车替代传统燃油汽车将是一个挑战。所以拥有一种碳中性的合成燃料,或者可近似实现碳中性,且与当前车辆具有较好相容性,从而具有广阔的应用前景。
碳捕获
由巨大的风扇抽出的空气,通过具有较大表面积的PVC紧密波纹薄板,通过水基接触器得以浸湿。CO2分子被吸入该溶液中并转化成碳化钙,并以颗粒形式储存。其为一个模块化的方法,基于来自冷却塔和水泥厂的CO2减排技术,该项设计易于得到升级。CE公司为此提到,该方法能吸收空气中约80%的CO2。
空气制油
由于靠近可再生能源,工厂能采用电解水来生产具有碳中性的氢气,并且通过加热碳化钙颗粒来释放CO2。这两种气体在催化剂作用下进行加热,通过费托合成过程即可形成碳氢化合物。在该过程中,使用CE公司的创新技术,任何释放出的CO2都能被重新捕获。
提高采收率(EOR)
EOR提出了一个比钻探更加复杂的提炼方法,根据美国西方石油公司方面提供的数据,提炼产量改善率可达到10%~25%。该过程将CO2喷入地下室中,驱动残余的原油流到地表,再次充入任何渗漏出的气体,最终将所有气体残留在地下,由此CE声称使用捕获的CO2能提供具有碳中性或碳负性的化石燃料。
作者:ALEX GRANT
整理:王少辉
编辑:伍赛特
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
得州一度电约65元人民币。
美国多州连日来遭遇冬季风暴袭击,当地时间2月17日早晨,美国得克萨斯州近270万户家庭和商户,仍旧在没有供暖供电的低温中醒来。在供需的极端不平衡下,得州电价疯狂飙升。
根据管理当地电网的得州电力可靠性委员会(ERCOT)数据,本周早些时候,得州批发电价一度突破了1万美元/兆瓦时,相当于每千瓦时超过10美元,相当于65元人民币一度电,而平时当地电价不到50美元/兆瓦时。
扩展资料
美国多地频频出现停电现象的原因:
首先,当地电网设施老旧。根据美国能源部(DOE)的统计显示,当下美国70%的输电线路和变压器运行年限超过25年,60%的断路器运行年限超过30年,陈旧的电网设施面临保障供电可靠性的巨大挑战。
其次,近年来天然气、风电、太阳能等新能源发电逐渐成为美国电力来源的主力军。在过去十年中,得州的风力发电逐渐成为该州的第二大发电源,但是此次极寒天气导致得克萨斯州约一半的风力涡轮机容量被“冻结”。
去年,加州大停电的根本原因就是加州计划实现100%可再生能源供给的发展路径过于激进,使得加州独立系统运营商没有充足的灵活装机容量应对小概率事件。此次得州大停电,再次引发对于快速废弃传统能源设施,向绿色能源激进转型的争议。
第三,美国的电力产业结构非常复杂,尤其是产权结构可谓“支离破碎”。美国全国有电力企业3000多家,包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式。电网系统中各环节主体相对分散的模式,导致电力公司之间的调度难度非常大,一旦出现紧急事故,他们之间互相支援的能力很有限。
参考资料来源:大洋网-电价疯涨近200倍,1度电65元?!美国得州啥情况
这种惊人的增长不仅归功于中产阶级消费者的崛起,还应归功于全球稳定地转向清洁能源和可再生能源这一变化,如风能和太阳能,这对铜矿商来说是个好消息。可再生能源需要的铜量是传统能源铜需求的数倍。例如,覆盖整个西德克萨斯州、加利福尼亚州和其他一些州的风力发电场对铜的需求量多达1500万吨。2018年是可再生能源创纪录的一年,目前美国发展最快的工作岗位是风力涡轮机维修技师和太阳能电池板安装工。
根据彭博新能源 财经 (BNEF)的报告,可再生能源企业铜采购量从2017年到2018年增加了一倍多。去年全球公司购买了13.4千兆瓦(GW)电力,这些电力就是来自于可再生能源,而2017年则为6.1千兆瓦,翻了一倍多。超过63%的采购活动发生在美国,仅脸书就消耗了2.6千兆瓦的可再生能源,是电信巨头AT&T消耗量的三倍。
可再生能源的发展趋势预计将在未来几年加速。分析人士认为,到2035年,可再生能源发电量将占所有发电量的一半以上,其价格低于煤炭和天然气生产的电力的价格。15多年之后,全球近四分之三的能源消耗将来自可再生能源,主要是风能和太阳能。这对铜矿商来说很有吸引力,那么现在可能是开始参与的绝佳时机。当然,高品位铜矿以及良好的管理对铜矿商来说至关重要。
不得不提的是,中国将快速从燃油车转向电动 汽车 。电动 汽车 消耗的铜量是传统内燃机 汽车 的三到四倍。中国对电动 汽车 产业的扶持力度处于世界领先地位,并且还持续很长一段时间。据彭博社报道,去年第四季度,中国占全球电动 汽车 销售额的60%,中国拥有全球电动 汽车 充电基础设施的一半。截至去年年底,电动 汽车 销量占中国新车总销量的7%左右,自2011年以来复合增长率高达118%。十年左右,亚洲国家电动 汽车 将占全球电动 汽车 市场近40%的份额。据BNEF称,紧随其后的是欧洲(26%)和美国(20%)。
中国不仅向新能源 汽车 制造商发放了国家补贴,而且还建立了信用体系,该体系要求 汽车 制造商通过销售电动 汽车 来获得积分。据BNEF称,这是全球最重要的电动 汽车 政策,正在大规模实施电气化计划。除此之外,中国还在环境保护方面提高了排放标准,正如现在在欧洲部分地区看到的那样,中国将很快开始禁止生产燃油 汽车 。中国的许多城市都看到了政策的住转变,并已经对燃油 汽车 销售实施了限制。2018年,深圳和上海在全球的电动 汽车 销量超过16.5万辆,这比挪威和德国的总和还要多。由于对电动 汽车 的需求如此之高,1月份中国铜进口量攀升至47.9,万吨,这是有史以来的第二高纪录。
摩根士丹利今年看好铜价,所有这些让人相信2019年是铜矿商的机会。2019年初到至今铜价上涨了约6%。2019年铜价接近每磅2.80美元,这比2011年2月创下的 历史 高点4.62美元低约67%,这表明铜价还有更多的上涨空间。上周,摩根士丹利、花旗和高盛都看涨铜价。由于铜供应短缺口扩大以及贸易争端缓解的可能性,摩根士丹利预计2019年铜价将上涨14%。
至于铜矿开采商,摩根士丹利(Morgan Stanley)上调了Freeport-McMoRan的价值,而高盛最近上调了力和力拓(Rio Tinto)的极致。另外,新加坡星展银行也预计到2020年中期铜会出现短缺。分析师预计,从现在到至少2022年,铜供应量每年都会出现缺口。铜是影响全球电气化趋势的重要因素,预计未来几年铜需求将稳步增长。到目前为止,铜供应仍未跟上。据路透社报道,为了满足不断增长的铜需求,明年将有四个美国铜矿项目开放,这是几十年来首次大规模开放铜矿项目。