看到版友們的討論 剛好大學修課時教授是電力領域的 來分享一下我的心得
很多人說問題是發電機組沒做好防凍 或是德州電網沒跟美東美西電網連結
美國兩黨也在吵化石燃料跟再生能源誰該負責
大部分的報導都蠻片面的 媒體只會擷取片面訊息攻擊對方(一如往常..)
我看了一些數據後 認為最大的問題並不是發電端 而是電力公司配電的問題
這次寒流從2/10左右開始 延續將近十天了 每天的氣溫都是0度C以下
有個單位叫做Heating degree day(HDD) 是量化一個建築物所須供暖的能量
美國的標準是當日均溫低於華氏65度以下 當天每低一度就是1HDD
假設連續兩天均溫都是64度F 那這兩天的HDD=2
若是兩天均溫都是66度F 那HDD=0 因我們假設65度F以上不用吹暖氣
寒流開始後 2/11~2/14 這四天 德州大部分地區HDD在140以上
而在這之前的前四天 HDD也不過20左右 也就是說暖氣電量暴增將近7倍
德州東南沿海溫暖的地方 年度HDD大概1000~1500
換算下來這四天所需供暖能量大概是整個冬天的10%
在美國的人應該都知道 美國人開空調不手軟的
夏天室內冷到要穿外套 但冬天室內都是熱到穿短袖
這樣下來的結果就是在2/14晚上 德州用電尖峰達到69150MW 打破德州冬季用電紀錄
比2018年冬天還多3200MW 其實ERCOT在這之前已經指示發電公司輪流供電了
當時有些住戶已經有短暫的停電 不然理論上這次的峰值會落在79000MW左右
直接打破德州75000MW的夏季用電紀錄
這邊補一下背景資料 ERCOT是德州電力的監管機關 管理德州90%左右的電力
大約有2600萬人的用電在ERCOT管轄底下 對比一下台灣2300萬人
台灣歷史用電紀錄是2020/07/23的38000MW
而我剛看今天的台灣即時用電量是26000MW 你們就可以知道7~8萬MW用電量是多麼的驚人
https://imgur.com/a/L74TFiK
這張圖秀出了德州這一個月來的總發電量(黑線) 和不同發電來源的量
在2/8 2/9前德州總發電量在40000MW左右 發電大宗來自天然氣(粉線)跟風電(綠線)
風電在高峰的時候都可以達到20000MW以上 這是發電量是很可觀的
幾乎達到台灣現在用電量的八成 畢竟德州是風電大州 風電發電容量有30000MW
德州風電量排在世界是第五名 前面是中國 美國 德國 印度
在西德州你會看到一堆的鑽油井 和一整排巨型風車的奇特景象
看到一些版友還有新聞說德州是石化州 綠能佔比很低這是錯誤的
風電提供了德州15%~20%的電力 在冬天風大時 風電佔比還可高於50%
但風電缺點就是不穩定性 所以天然氣會實時的跟風電搭配補足缺口
在2/8時 風電從22000MW的發電尖峰 一路驟降到2/9的800MW左右
這時應該就是寒潮抵達德州西北部 使許多風電機組結凍失效
天然氣也馬上補起了風電缺口 從5000MW加載到40000MW左右
但需求也是急速增加 (暖氣開起來) 德州燃氣發電容量大概在6~7萬MW
不過因為冬天備載比夏天低 加上這次寒流讓管線結凍 ERCOT只好開始輪流限電
到了14號晚上 氣溫持續降低到-10 -20C 德州人的暖氣持續加溫
最後達到了69150MW的新紀錄後 電網終於不堪負荷 360萬戶德州人停電
很多人說這次德州電力全線崩潰 但照數據來說 並沒有那麼慘
2/15開始 天然氣還是有30000MW的輸出 總發電量也是有45000MW
但問題根源就是寒流讓用電量暴增 美國人空調是24小時開著的
辦公室晚上燈火通明也是日常 (台灣人在睡覺時 美國人都在認真工作?)
這次ERCOT有很多需要檢討的地方 但我覺得最讓人詬病的是電力公司的配電問題
在我住的城市 很多停電的人 一停就是停兩三天 完全沒有輪流限電
而許多人從2/15開始 都沒有停到電 跟沒事一樣
我同事住在另一個城市 他們的電力公司輪流限電就做得很好 會預告今日何時限電
所以住戶可以先準備好 把該做的事先做完 停幾小時電後就恢復正常
這樣每戶都有一定的時間給房子供暖 不至於有些人暖氣狂開 而有些人在家冷死的情形
這邊來講一下大家討論的點 有些資料是我昨天參加一個IEEE webinars一些教授提出的
1. 德州機組沒做防凍措施
沒錯 很多機組並沒做防凍措施 很多人罵說2011年寒流就來過了 德州ERCOT都沒作為
這次德州西邊城市El Paso(不在ERCOT管轄底下) 受災就不嚴重
但2011年寒流跟這次規模完全不同 2011年大部分受寒地區都在西北部
而這次西北部的ERCOT管轄區內燃氣斷電其實也不嚴重
德州是台灣的20倍大 休士頓坐飛機到El Paso都要兩小時 不能把德州看成同一個地理區
而且防凍措施做了 也要考慮到德州夏天的酷熱 (40度C以上) 不然就變夏天機組過熱
罵防凍沒做好這點 我覺得有點馬後炮 在這次寒流之前沒人會想到德州會那麼冷
在預算有限的情況下 機組應該是要去防德州比較常見的天然災害 颶風 水災之類的
況且這次用電量之大 全部機組都滿載也不一定能應付最後的峰值 (2/15比2/14更冷)
2. 德州電網跟美東美西不相連 無法跟外州購電造成這次大停電
德州電網的確跟外州不相連 但遇到這次的事件 外州電網也無力馳援德州
https://imgur.com/a/71FtwOE
在這地圖中德州電網是藍色ERCOT的部分
東邊是MISO (路易斯安那州一直到五大湖區還有加拿大)
北邊是SPP (奧克拉荷馬州到南達柯達州)
西邊是Southwest區 (新墨西哥 科羅拉多 跟亞利桑那)
MISO的部分 路易斯安那州 跟阿肯薩斯州一樣受到寒流侵襲 停電跟限電都有發生
SPP區內的發電量已經不足 跟其他州購電了 應該是從Northwest輸入4000MW左右
唯一有機會的是Southwest區 當時有4000MW左右的備載容量
但遠遠不夠德州的用電缺口 多了4000MW 2/14當晚的停電依然只是時間問題
那再跟其他更遠的區域買呢? 但如此長的傳輸線 許多電力就損耗掉了
3. 化石燃料 vs 再生能源的爭論
這次共和黨州長說風力不可靠 然後被媒體罵說風力佔比沒多少 火力短缺才是罪魁禍首
其實看第一張圖也知道 正反雙方都可以拿出有利他們的瞬時數據來講故事
看過一個報導說風力只少掉了16000MW運轉容量 而燃氣燃煤核能少掉了30000MW
所以怪風力不對 應該怪化石燃料 反正美國人只要知道30 > 16 就好 不需要知道比例
這部分我就不再贅述了 反正吵不完
※ 引述《donkilu (donkilu)》之銘言：
: ※ 引述《seraphwind (阿風)》之銘言：
: : 個人觀點，問題出在沒有抗凍設備，並在其後引發了一連串骨牌效應。
: : 到2/14晚上為止，儘管溫度已經接近冰點好幾天，供電供水都還是全部正常的。
: : 2/14晚上更多地區開始下雪，然後啟動輪流停電。
: : 在這之前沒有任何公告說要輪流停電，也沒人知道要做準備。
這點就是最為人詬病的地方 讓大家有準備 實施好輪流限電 這次就不會那麼嚴重
: 這次真的是系統性的完美風暴。正如大家所知，德州電網是獨立不受聯邦法規監管的，
: 主管機關ERCOT近幾十年來最在意的就是電價。整個遊戲規則建立在電價越低越好，
: 讓政客可以吹噓電業自由化帶來的好處，應對災難的能力也就被犧牲了，
: 畢竟維持備載機組，做好防凍設施又不能賺錢。
ERCOT有規定備載容量15%左右
: 周一雪下完，風電葉片凍住，太陽能效率差，最大宗的火力發電天然氣管線也出狀況，
: 就開啟了這周的德州版明天過後...
: : 中間不知道發生什麼事，很多地區停電之後，好幾天電都沒有回來。
: 理論上要實施兩小時輪轉的分區限電，但不知道為什麼沒有輪轉，一沒電就是整天沒電。
: 整個輪轉機制到周二才慢慢穩定，但ERCOT同一時間還是不斷催電力公司降載，
: 避免電網崩潰影響醫院/消防隊/重要機關。所以週二限電情況反而是更嚴重的。
: : 短時間停電房子本身還能夠保暖，也可以利用車子小額供電供暖。
: : 長時間停電的話那就完全不同了。自來水和加油站在缺電下幫浦無法工作。
: : 水流一旦停止，很快結冰，進一步又造成管路破損，工業與民生都是。
: 是的，週三週四這兩天就進展成水管大爆裂，一堆社區不得不把供水切斷，
: 防止爆裂情況繼續擴散... 缺水缺電真的很崩潰。
: 地方政府為此開設了取暖中心(warming center)，但一則馬路沒撒鹽，開車容易拋錨；
: 二則你就算到了，一群人聚在室內也是病毒傳播最好的溫床，真的是怎麼選都不對。
: : 這其中包括電廠，在過載或異常停機後，管路結凍無法復機，又進一步擴大電力缺口。
: : 看起來也拿不出什麼辦法，大概就是坐等氣溫回升融冰之後再修復了。
: : 至於往後的對策，依我看要嘛各城鎮自備柴油發電機民生應急吧
: : 要不就是向鄰州/鄰國簽訂外購合約
: : 至於為什麼這事件台灣沒什麼新聞熱度
: : 很簡單，因為反觀不出有利的大內宣，與健保已經成功洗腦不同。
: : 台灣緯度22~25度，德州緯度25~36度，同樣的極地風暴今天吹到台灣一樣頂不住
: : 難道台灣人會肯砸大錢在中火核一二三裝抗凍設備嗎
: : 就是撒錢最瘋狂的陳菊鄭文燦，做夢也不敢想吧。
: : 如果檢討到外購方案，你覺得台灣還會有什麼選項。政府願意聽到這個話題嗎。
: 我是對台電滿有信心的啦，台灣是天災大國，防災機制完善，修的速度也快。
: 反觀德州就是無限放生，叫你等週五天氣好轉再說。
: 個人覺得電業自由化終究是個笑話，半壟斷性的公共服務哪有什麼自由可言，
: 東省西省，省到最後就是業力引爆，小政府兩手一攤你又能奈他何?
: 現在GOP把問題都怪給綠能，難道事前沒人知道綠能不能應付極端氣候嗎?
: 本該頂上的火力機組，停機的停機，結凍的結凍，反映的是嚴重的系統性問題。
恩 沒錯 台灣對天災應變效率很高 但遇到未發生過的災情時也是需要在錯誤中學習
像是921後建築防震係數的改善 311大海嘯後核電廠的檢討等
無限放生倒也不至於 大部分的人星期二過後電就慢慢恢復了 星期四大概9成
星期五發電端已經完全恢復正常 剩下停電的原因可能是電塔倒了需要搶修
目前還有8萬戶左右沒電 1240萬戶的電已正常供應
在監管機制完善情況下 讓電力公司互相競爭也不全然是壞事
就像我上面點出的 這次發電端因需求過大而限電是可以理解的
但配電端的電力公司 在如何實施輪流限電部分 就可以感受到不同公司的差異
而消費者在未來選擇電力公司時 可能就會因這次A電力公司處理不佳而轉成B
A電力公司也可以記取這次的教訓 更新自己的電網或發電設施 讓自己更有競爭力
電業自由化這部分我不是很懂 就不多加著墨了