看到版友们的讨论 刚好大学修课时教授是电力领域的 来分享一下我的心得
很多人说问题是发电机组没做好防冻 或是德州电网没跟美东美西电网连结
美国两党也在吵化石燃料跟再生能源谁该负责
大部分的报导都蛮片面的 媒体只会撷取片面讯息攻击对方(一如往常..)
我看了一些数据后 认为最大的问题并不是发电端 而是电力公司配电的问题
这次寒流从2/10左右开始 延续将近十天了 每天的气温都是0度C以下
有个单位叫做Heating degree day(HDD) 是量化一个建筑物所须供暖的能量
美国的标准是当日均温低于华氏65度以下 当天每低一度就是1HDD
假设连续两天均温都是64度F 那这两天的HDD=2
若是两天均温都是66度F 那HDD=0 因我们假设65度F以上不用吹暖气
寒流开始后 2/11~2/14 这四天 德州大部分地区HDD在140以上
而在这之前的前四天 HDD也不过20左右 也就是说暖气电量暴增将近7倍
德州东南沿海温暖的地方 年度HDD大概1000~1500
换算下来这四天所需供暖能量大概是整个冬天的10%
在美国的人应该都知道 美国人开空调不手软的
夏天室内冷到要穿外套 但冬天室内都是热到穿短袖
这样下来的结果就是在2/14晚上 德州用电尖峰达到69150MW 打破德州冬季用电纪录
比2018年冬天还多3200MW 其实ERCOT在这之前已经指示发电公司轮流供电了
当时有些住户已经有短暂的停电 不然理论上这次的峰值会落在79000MW左右
直接打破德州75000MW的夏季用电纪录
这边补一下背景资料 ERCOT是德州电力的监管机关 管理德州90%左右的电力
大约有2600万人的用电在ERCOT管辖底下 对比一下台湾2300万人
台湾历史用电纪录是2020/07/23的38000MW
而我刚看今天的台湾即时用电量是26000MW 你们就可以知道7~8万MW用电量是多么的惊人
https://imgur.com/a/L74TFiK
这张图秀出了德州这一个月来的总发电量(黑线) 和不同发电来源的量
在2/8 2/9前德州总发电量在40000MW左右 发电大宗来自天然气(粉线)跟风电(绿线)
风电在高峰的时候都可以达到20000MW以上 这是发电量是很可观的
几乎达到台湾现在用电量的八成 毕竟德州是风电大州 风电发电容量有30000MW
德州风电量排在世界是第五名 前面是中国 美国 德国 印度
在西德州你会看到一堆的钻油井 和一整排巨型风车的奇特景象
看到一些版友还有新闻说德州是石化州 绿能占比很低这是错误的
风电提供了德州15%~20%的电力 在冬天风大时 风电占比还可高于50%
但风电缺点就是不稳定性 所以天然气会实时的跟风电搭配补足缺口
在2/8时 风电从22000MW的发电尖峰 一路骤降到2/9的800MW左右
这时应该就是寒潮抵达德州西北部 使许多风电机组结冻失效
天然气也马上补起了风电缺口 从5000MW加载到40000MW左右
但需求也是急速增加 (暖气开起来) 德州燃气发电容量大概在6~7万MW
不过因为冬天备载比夏天低 加上这次寒流让管线结冻 ERCOT只好开始轮流限电
到了14号晚上 气温持续降低到-10 -20C 德州人的暖气持续加温
最后达到了69150MW的新纪录后 电网终于不堪负荷 360万户德州人停电
很多人说这次德州电力全线崩溃 但照数据来说 并没有那么惨
2/15开始 天然气还是有30000MW的输出 总发电量也是有45000MW
但问题根源就是寒流让用电量暴增 美国人空调是24小时开着的
办公室晚上灯火通明也是日常 (台湾人在睡觉时 美国人都在认真工作?)
这次ERCOT有很多需要检讨的地方 但我觉得最让人诟病的是电力公司的配电问题
在我住的城市 很多停电的人 一停就是停两三天 完全没有轮流限电
而许多人从2/15开始 都没有停到电 跟没事一样
我同事住在另一个城市 他们的电力公司轮流限电就做得很好 会预告今日何时限电
所以住户可以先准备好 把该做的事先做完 停几小时电后就恢复正常
这样每户都有一定的时间给房子供暖 不至于有些人暖气狂开 而有些人在家冷死的情形
这边来讲一下大家讨论的点 有些资料是我昨天参加一个IEEE webinars一些教授提出的
1. 德州机组没做防冻措施
没错 很多机组并没做防冻措施 很多人骂说2011年寒流就来过了 德州ERCOT都没作为
这次德州西边城市El Paso(不在ERCOT管辖底下) 受灾就不严重
但2011年寒流跟这次规模完全不同 2011年大部分受寒地区都在西北部
而这次西北部的ERCOT管辖区内燃气断电其实也不严重
德州是台湾的20倍大 休士顿坐飞机到El Paso都要两小时 不能把德州看成同一个地理区
而且防冻措施做了 也要考虑到德州夏天的酷热 (40度C以上) 不然就变夏天机组过热
骂防冻没做好这点 我觉得有点马后炮 在这次寒流之前没人会想到德州会那么冷
在预算有限的情况下 机组应该是要去防德州比较常见的天然灾害 飓风 水灾之类的
况且这次用电量之大 全部机组都满载也不一定能应付最后的峰值 (2/15比2/14更冷)
2. 德州电网跟美东美西不相连 无法跟外州购电造成这次大停电
德州电网的确跟外州不相连 但遇到这次的事件 外州电网也无力驰援德州
https://imgur.com/a/71FtwOE
在这地图中德州电网是蓝色ERCOT的部分
东边是MISO (路易斯安那州一直到五大湖区还有加拿大)
北边是SPP (奥克拉荷马州到南达柯达州)
西边是Southwest区 (新墨西哥 科罗拉多 跟亚利桑那)
MISO的部分 路易斯安那州 跟阿肯萨斯州一样受到寒流侵袭 停电跟限电都有发生
SPP区内的发电量已经不足 跟其他州购电了 应该是从Northwest输入4000MW左右
唯一有机会的是Southwest区 当时有4000MW左右的备载容量
但远远不够德州的用电缺口 多了4000MW 2/14当晚的停电依然只是时间问题
那再跟其他更远的区域买呢? 但如此长的传输线 许多电力就损耗掉了
3. 化石燃料 vs 再生能源的争论
这次共和党州长说风力不可靠 然后被媒体骂说风力占比没多少 火力短缺才是罪魁祸首
其实看第一张图也知道 正反双方都可以拿出有利他们的瞬时数据来讲故事
看过一个报导说风力只少掉了16000MW运转容量 而燃气燃煤核能少掉了30000MW
所以怪风力不对 应该怪化石燃料 反正美国人只要知道30 > 16 就好 不需要知道比例
这部分我就不再赘述了 反正吵不完
※ 引述《donkilu (donkilu)》之铭言：
: ※ 引述《seraphwind (阿风)》之铭言：
: : 个人观点，问题出在没有抗冻设备，并在其后引发了一连串骨牌效应。
: : 到2/14晚上为止，尽管温度已经接近冰点好几天，供电供水都还是全部正常的。
: : 2/14晚上更多地区开始下雪，然后启动轮流停电。
: : 在这之前没有任何公告说要轮流停电，也没人知道要做准备。
这点就是最为人诟病的地方 让大家有准备 实施好轮流限电 这次就不会那么严重
: 这次真的是系统性的完美风暴。正如大家所知，德州电网是独立不受联邦法规监管的，
: 主管机关ERCOT近几十年来最在意的就是电价。整个游戏规则建立在电价越低越好，
: 让政客可以吹嘘电业自由化带来的好处，应对灾难的能力也就被牺牲了，
: 毕竟维持备载机组，做好防冻设施又不能赚钱。
ERCOT有规定备载容量15%左右
: 周一雪下完，风电叶片冻住，太阳能效率差，最大宗的火力发电天然气管线也出状况，
: 就开启了这周的德州版明天过后...
: : 中间不知道发生什么事，很多地区停电之后，好几天电都没有回来。
: 理论上要实施两小时轮转的分区限电，但不知道为什么没有轮转，一没电就是整天没电。
: 整个轮转机制到周二才慢慢稳定，但ERCOT同一时间还是不断催电力公司降载，
: 避免电网崩溃影响医院/消防队/重要机关。所以周二限电情况反而是更严重的。
: : 短时间停电房子本身还能够保暖，也可以利用车子小额供电供暖。
: : 长时间停电的话那就完全不同了。自来水和加油站在缺电下帮浦无法工作。
: : 水流一旦停止，很快结冰，进一步又造成管路破损，工业与民生都是。
: 是的，周三周四这两天就进展成水管大爆裂，一堆社区不得不把供水切断，
: 防止爆裂情况继续扩散... 缺水缺电真的很崩溃。
: 地方政府为此开设了取暖中心(warming center)，但一则马路没撒盐，开车容易抛锚；
: 二则你就算到了，一群人聚在室内也是病毒传播最好的温床，真的是怎么选都不对。
: : 这其中包括电厂，在过载或异常停机后，管路结冻无法复机，又进一步扩大电力缺口。
: : 看起来也拿不出什么办法，大概就是坐等气温回升融冰之后再修复了。
: : 至于往后的对策，依我看要嘛各城镇自备柴油发电机民生应急吧
: : 要不就是向邻州/邻国签订外购合约
: : 至于为什么这事件台湾没什么新闻热度
: : 很简单，因为反观不出有利的大内宣，与健保已经成功洗脑不同。
: : 台湾纬度22~25度，德州纬度25~36度，同样的极地风暴今天吹到台湾一样顶不住
: : 难道台湾人会肯砸大钱在中火核一二三装抗冻设备吗
: : 就是撒钱最疯狂的陈菊郑文灿，做梦也不敢想吧。
: : 如果检讨到外购方案，你觉得台湾还会有什么选项。政府愿意听到这个话题吗。
: 我是对台电满有信心的啦，台湾是天灾大国，防灾机制完善，修的速度也快。
: 反观德州就是无限放生，叫你等周五天气好转再说。
: 个人觉得电业自由化终究是个笑话，半垄断性的公共服务哪有什么自由可言，
: 东省西省，省到最后就是业力引爆，小政府两手一摊你又能奈他何?
: 现在GOP把问题都怪给绿能，难道事前没人知道绿能不能应付极端气候吗?
: 本该顶上的火力机组，停机的停机，结冻的结冻，反映的是严重的系统性问题。
恩 没错 台湾对天灾应变效率很高 但遇到未发生过的灾情时也是需要在错误中学习
像是921后建筑防震系数的改善 311大海啸后核电厂的检讨等
无限放生倒也不至于 大部分的人星期二过后电就慢慢恢复了 星期四大概9成
星期五发电端已经完全恢复正常 剩下停电的原因可能是电塔倒了需要抢修
目前还有8万户左右没电 1240万户的电已正常供应
在监管机制完善情况下 让电力公司互相竞争也不全然是坏事
就像我上面点出的 这次发电端因需求过大而限电是可以理解的
但配电端的电力公司 在如何实施轮流限电部分 就可以感受到不同公司的差异
而消费者在未来选择电力公司时 可能就会因这次A电力公司处理不佳而转成B
A电力公司也可以记取这次的教训 更新自己的电网或发电设施 让自己更有竞争力
电业自由化这部分我不是很懂 就不多加着墨了