中國儲能網訊：美國南部的嚴寒天氣導致停電和天然氣產量下降。我們可以從此次危機中吸取什么經驗教訓？
01、得州事故的原因
根據氣象記錄，圣安東尼奧2月份的最低氣溫-9°C，出現(xiàn)在1895年，格羅弗·克利夫蘭總統(tǒng)任期內。2020年2月16日，該記錄被打破。當一股從加拿大南下墨西哥灣的冷空氣席卷美國中部之時，圣安東尼奧的氣溫創(chuàng)下了2月份歷史新低-11°C。得州發(fā)電系統(tǒng)隨之崩潰，數(shù)百萬人無電可用，暴露出這一美國能源工業(yè)核心州的嚴重隱患。
得州事故必將被納入政府及行業(yè)深究，但在第一周結束之際，災難的輪廓已清晰可見。人們針對可再生能源在這場危機中的作用展開了大量的討論，而現(xiàn)實情況是，電力系統(tǒng)故障在得州多處可見。大量發(fā)電裝機容量無法使用的情況，令人頗感意外的是，最大的問題來自于燃氣電廠。
災難始于平流層極渦的干擾：即北極周圍的空氣自西向東循環(huán)。1月5日，平流層突然變暖：溫度急劇升高，導致風速變慢，最終改變了方向。這使得被封鎖在北極上空的極地冷空氣逸出并流經整個美國。
這與全球變暖之間似乎沒有明確的聯(lián)系。自20世紀70年代以來，平流層突然變暖的趨勢較為平穩(wěn)，但20世紀80年代末至20世紀90年代末期間出現(xiàn)了一段奇怪的間歇期。這段間歇期可能使人們產生了突然變暖屬于罕見事件的錯覺，而實際上，這種情況平均每十年會發(fā)生六次，只是并不總會導致我們在上周看到的冷空氣迅速南移的情況。
02、得州發(fā)電系統(tǒng)崩潰
能源市場上最清晰的警示信號來自于上周的天然氣價格。由于溫度下降，結冰現(xiàn)象嚴重，天然氣生產作業(yè)停滯。隨著供應趨緊，一些供應樞紐的價格飛漲， 美國中部天然氣交易價格達到了600多美元每百萬英熱單位。而在本月初時，該價格尚不到3美元。
伍德麥肯茲美洲天然氣團隊研究總監(jiān)Eugene Kim指出，“隨著更多寒流的到來，價格將進一步上漲。得州的天然氣井口沒有為冰凍天氣條件做好充分的準備，可能會發(fā)生斷電情況，現(xiàn)場作業(yè)也可能因道路結冰造成物流問題而受阻。
得州開始下雪之后，周末出現(xiàn)了冰凍天氣。電網運營商ERCOT被迫從周一上午開始采取輪流停電的方式，受影響人數(shù)達到數(shù)百萬，許多地區(qū)停電持續(xù)數(shù)天。據伍德麥肯茲Genscape服務實時監(jiān)控的ERCOT電網供電情況顯示，在周日至周一之間，幾乎所有類型的發(fā)電系統(tǒng)都遇到了這樣的問題。
風電平均容量系數(shù)從19％降至14％，熱電廠的平均容量系數(shù)也急劇下降。就Genscape所跟蹤的電廠(占ERCOT總發(fā)電量的大部分)而言，天然氣發(fā)電平均容量系數(shù)從52％降至43％，煤電平均容量系數(shù)從73％降至60％。甚至核電最大輸出量也從94％降至75％。在異常寒冷的天氣條件下，得州電力需求隨著居民家用取暖需求上升而激增，而電力系統(tǒng)卻無法應對平均容量系數(shù)下降所帶來的沖擊。包括路易斯安那州、阿拉巴馬州和密西西比州在內的其他幾個州出現(xiàn)了停電現(xiàn)象，但得州所受影響最為嚴重。
得州各電廠出現(xiàn)的問題多種多樣，但共同問題是電廠設備故障從而無法充分應對極端低溫情況。去年11月，ERCOT發(fā)布Seasonal Assessment of Resource Adequacy（季度性資源可用性評估），針對冬季嚴峻的天氣條件建立了各種情景模型，但并未考慮到發(fā)電裝機容量大規(guī)模崩潰的情景。
正如預期，停電使得天然氣生產困難重重，反之又給部分發(fā)電廠帶來更多的問題。據我們Genscape系統(tǒng)估測，在2月16日高峰時段，因結冰而損失的單日天然氣產量約為187億立方英尺，這大約相當于美國總產量的五分之一。天然氣價格應勢飆升，美國中部部分天然氣交易的當日現(xiàn)貨價格高達1,250美元每百萬英熱單位。
截止2月18日，有200多萬用戶已恢復通電，但仍有約30萬人無電可用。氣溫回升將緩和用電危機。然而，為應對這場危機所付出的代價尚需時日計算，但可以預期的是，指責之聲將持續(xù)更長時間。
03、危機下的挑戰(zhàn)
極端低溫在得州極為少見，但并非前所未有。2011年2月的寒潮曾導致數(shù)百萬用戶停電，但停電情規(guī)模、波及范圍及持續(xù)時間都沒有本次事件嚴重。聯(lián)邦能源管理委員會和北美電力可靠性委員會的工作人員曾在相關事件報告中承認，預估應該花多少錢來維護電網運營以使其免受極端天氣的影響非常困難，畢竟極端低溫并未每年冬季都會出現(xiàn)。與此同時，報告補充道：“在許多情況下，所需修復和維護費用不會過分高昂”。報告中提出了多條建議，特別工作組也認為可以用更具經濟有效的方式，提升電網應對寒冷天氣的韌性。
在接下來的幾周內，相關部門將對這些電網維護建議進行仔細審查。Genscape的ERCOT研究總監(jiān)Rebecca Miller表示：“應對工作已經開展，但仍需更為廣泛的市場推力。本周事件的啟示是，得州電力系統(tǒng)中的許多利益相關者本可以采取更多措施以保障電力供應正常。”
這場危機還引發(fā)了人們對于美國電力行業(yè)朝著更多地依賴可再生能源和燃氣電廠的向發(fā)展的質疑。伍德麥肯茲美洲電力和可再生能源研究總監(jiān)Wade Schauer重點強調了核電廠和燃煤電廠逐步退役對于未來極渦事件的意義。在過去九天煤電和核電為保障電力供應發(fā)揮的作用，相當于美國需新增五倍于現(xiàn)有風電與光伏的裝機容量才能實現(xiàn)，或需更倚重天然氣發(fā)電。儲能技術的進步有望解決該問題，但這也提醒著行業(yè)，在脫碳方面，我們還面對著大規(guī)模的挑戰(zhàn)，尤其是在核電裝機呈現(xiàn)長期下降趨勢的情況下。
04、美國石油中斷為市場趨緊的預期形成支撐
得州是美國石油和天然氣出口大州，冰凍天氣條件和停電造成的生產中斷對全球市場產生了影響。不過，截至2月21日，供應問題已經逐步改善。
受到高昂天然氣價格的刺激，天然氣輸送路徑發(fā)生改變，致其無法進入墨西哥灣沿岸的液化天然氣出口設施。得州Freeport LNG的液化列車從2月12日清晨開始停運，2月16日上午完全關停。進入美國液化天然氣廠的原料氣量從1月份的約100億立方英尺/天下降到本周的約20億立方英尺/天。
不過，隨著天然氣價格和電力價格回落，美國至歐洲以及美國至亞洲的航運套利窗口仍然敞開，出口商將大受激勵并再次迅速提高液化天然氣的產量。Genscape的紅外熱像儀圖像顯示，Cheniere Energy位于路易斯安那州的Sabine Pass設施已經完全復產。
石油的情況與此類似，受影響顯著但時間較短。結冰情況使得美國周一的日石油產量減少了100萬桶，但隨著溫度回升，產量可能會在幾天之內完全恢復。
伍德麥肯茲宏觀原油市場總監(jiān)Anne-Louise Hittle指出，在對供求平衡趨緊的擔憂日益加重的情況下，原油市場已經蓄勢待發(fā)。人們對于結冰情況會長期影響石油生產的恐懼心理推動了油價上漲，周四布倫特原油交易價達到每桶65美元以上。考慮到本周油價上漲的情況下，歐佩克+在3月4日開會時可能會做出增產決定。
