美國《POWER》雜志高級副主編索娜麗·帕特爾(Sonal Patel)經常在網站發表電力行業的長篇文章，包括應急和危機事件。她的文章與其他應景的新聞報道不同之處，在于有廣泛的事件背景和前瞻性的信息，給讀者以啟迪。6月30日，北美“熱波”還在肆虐，但她對美國西北部的觀察已經成文……[1]

美國俄勒岡州最大城市波特蘭以盛夏的涼爽天氣而著稱，因此許多居民家中并未安裝空調。然而從6月27日開始連續三天打破歷史最高溫度紀錄，最新紀錄達到46.6攝氏度，眾多居民只得前往“緊急避暑中心”躲避熱浪。

美國太平洋西北地區的公用事業公司正準備應對電網面臨的異常壓力，因為這個地區不斷出現破紀錄的氣溫，至少有一家公用事業公司Avista，本周開始實施停電措施，以緩解電力系統的壓力。

這個公司為華盛頓東部和愛達荷州北部的34萬客戶提供電力。盡管呼吁客戶減少電力消耗，但Avista仍在6月28和29日在斯波坎地區啟動了“主動和有針對性的保護性斷電”，作為“旨在將客戶影響最小化的保護性措施”的一部分，以減輕電力系統的壓力，防止可能導致長時間停電的系統大范圍損壞。”它還敦促用戶在當地時間6月25日下午1點至晚上8點期間節約用電。

Avista總裁兼首席執行官Dennis Vermillion周一表示，“當我們為夏季天氣做準備時，電力系統經歷了新的高峰需求，高溫的壓力對系統產生了影響，要求我們主動關閉某些客戶的電源。”“發生的，比預期的還要快。”

與此同時，博內維爾電力管理局(BPA)，是給西北地區提供約28%電力的非營利性聯邦電力營銷管理局，周一通知華盛頓州三城地區(肯納威克、帕斯科、里奇蘭和西里奇蘭)，這一周的極端高溫使該地區的電力能源傳輸系統承受了巨大壓力。里奇蘭市警告其居民，“如果總負荷接近系統的最大容量，BPA將要求里奇蘭能源服務公司轉移或減少其配電系統的負荷。”盡管這三個城市6月28日達到了新的需求高峰，但BPA說還沒有“甩”負荷。多個公益事業公司，包括為肯納威克服務的Benton公用事業區(PUD)在內，繼續敦促“節約用電”;無論如何，要為“BPA的主要線路或關鍵設備失效”做好準備。

隨著氣溫飆升至三位數，俄勒岡州和愛達荷州的公用事業公司也發出了“節約用電”的呼吁。6月28日，波特蘭氣溫達到115華氏度(46.1攝氏度)，促使公共交通運營商暫停服務，隨著動力電纜融化，俄勒岡州最大的電力供應商波特蘭通用電氣還處于停機檢修期間，敦促客戶在下午5-8時“用電高峰”期間保持警惕。投資者擁有、給愛達荷州南部和俄勒岡州東部提供服務的公用事業公司愛達荷電力，也敦促人們，在接下來的幾天里，在下午4-9點期間節約能源。

因高溫對我們的電纜造成影響，今日暫停服務，敬請諒解。

——波特蘭有軌電車(@PDXStreetcar) 2021年6月27日

狀態不穩

按美國國家氣象局(NWS)的說法，這一前所未有的熱浪，已促成“遍及華盛頓和俄勒岡州無數歷史溫度記錄‘再創新高’。”NWS預計，北部大盆地和北落基山脈的高溫天氣將持續到本周剩余時間，直到它沿著美加邊境向東移出，并最終在7月1日減弱。 NWS 6月29日說，“預計這個地區的高溫將飆升至華氏100-110度(比平均溫度高出20-30度以上)。”“像斯波坎、華盛頓和博伊西、愛達荷這樣的城市，可能會威脅到月度氣溫記錄。”

國家綜合干旱信息系統(NIDIS)本月早些時候警告稱，由于“異常干旱或干旱，最近幾周情況不斷惡化”，這個地區的情況尤其不穩定。根據聯邦機構2021年6月8日發布的《美國干旱監測》報告，太平洋西北地區78.1%的地區已經處于干旱之中，高于2021年初的40.8%。該機構在上周發布的最新報告說，“經歷了又一個炎熱干燥的星期，美國西部的干旱形勢繼續惡化。”“在西部地區，野火和日益增加的野火危險、水資源限制以及對農業的破壞非常普遍。”

連續第三周，西部的極端干旱(D3)/異常干旱(D4)創下了#干旱監測的記錄。

西部地區49.7%在D3/D4，而上周為48.9%

2020/2021年干旱之前的最高值是2002年7月23日，達到45.3%。

——NIDIS Drought.gov (@ Drought.gov) 2021年6月24日

當前的動蕩不是電力供應問題

據負責制定地區電力計劃(以及魚類和野生動物)規劃的西北電力和節能委員會稱，對太平洋西北部地區來說，干旱尤為重要，因為該地區近一半的電力依賴水力發電。

這些圖表基于西北電力和與節能委員會的發電資源項目數據庫，包括在建項目、許可的廠址、提案、最近建成和退役的項目。

但正如太平洋西北國家實驗室(PNNL)能源與環境理事會電力基礎設施市場部門能源研究員，卡爾·伊姆霍夫(Carl Imhoff)6月29日告訴《POWER》雜志的，太平洋西北地區目前的動蕩，不是由供應問題引起的。他說，盡管“西部普遍干旱非常嚴重”，但“西北地區似乎有良好的水電供應”。這源于良好的計劃，已考慮到融雪的不確定性。

BPA說，為了應對前所未有的事件，它將哥倫比亞河下游和斯內克河放魚苗的計劃從春季轉移到夏季，以增加這些設施的聯邦水電發電量。與此同時，填海局在7月初就對大古力(Grand Coulee)水庫進行了定位，以實現其補水目標，“釋放剩余的水流，穿過系統，用于電力和非電力用途。”

“盡管年水流量低于平均水平，但大古力大壩后仍有大量的水，加拿大落基山脈也留有某些積雪。與2015年和2001年不同，這些年的水量近似，今年的徑流形態減緩，大古力上方的積雪在逐漸融化。”

這個地區的電力供應還得到西北能源公司1.1 GW哥倫比亞核電站的支持。它6月20日完成春季換料大修，以生產BPA銷售的關鍵電力。

PNNL的伊姆霍夫表示，當前地區電網的壓力可能與天氣有關。“我認為，現在看到的更像是個局部問題，其中某些低壓配電線路可能超載，導致過熱。”然而，溫度更高也可能對這個地區的高壓輸電線路產生影響，它們從懷俄明州和蒙大拿州向這個地區的大負荷中心輸送電力。他說，隨著需求激增，“其中某些資產可能正接近滿負荷。” 他指出，溫度更高，也“傾向于給輸電線路本身的額定值帶來壓力。”

BPA運營1.5萬英里傳輸線路，橫跨西北地區，而在內華達、猶他和加利福尼亞的不多。它預見到這些限制，也在努力使其系統為此做好準備。BPA傳輸服務高級副總裁Richard Shaheen說，“我們已暫停了所有可以暫停的維護項目，以確保我們的傳輸系統能夠處理增加的流量，滿足客戶的需求。”

哥倫比亞核電站位于華盛頓州本頓縣，單機，容量1207MW，BWR，在里奇蘭以北12英里，能源部的漢福特核基地現場內。

更大的問題是快速變化環境下有足夠的資源

PNNL的伊姆霍夫指出，盡管如此，目前的混亂凸顯新的彈性挑戰，可能因多個州和瞬息萬變的政策和權力格局而加劇。“西部在合作方面有悠久的歷史，他們知道怎樣共同計劃和運營，以滿足可靠性標準。” 然而，展望未來，他說，“隨著系統中有更多的可再生能源，因為它們往往依賴于天氣，會變得更具挑戰性。”

按照促進西部互聯系統可靠性的實體西部電力協調委員會”(WECC)的說法，太平洋西北地區大部分劃歸西北電力總匯(NWPP)監督的一個分區。WECC指出，西北地區是個冬季高峰區，通常在1月中旬的最高需求約為39.3 GW。預計2021年，NWPP-西北(NW)分區的可用發電量約為44.3 GW。

但是，受州的清潔能源政策和成本的影響，這個地區(像大部分WECC一樣)自本世紀初以來，已淘汰了大量燃煤發電，到2025年，將再淘汰500 MW。然而WECC說，計劃增加的一級和二級資源，可能把其峰期發電量提高到44.8 GW。今天，雖然基荷資源占西北地區可用發電量的33%左右，但這個地區2021年的規劃儲備裕度已從10%增加到42%。最低值出現在9月份，最高值出現在3月和5月。

正如北美電力可靠性公司(NERC)5月26日發布的2021夏季可靠性評估(SRA)警告的，極端事件期間，需求激增超過資源容量，該地區和整個WECC將面臨更高的風險。NERC警告說，“像廣域高溫事件這樣的條件，可能減少資源的可用性，因為地區服務于更高的內部需求。此外，當野火或大面積熱浪等事件導致網絡堵塞時，傳輸電網可能承受壓力。”它還說，日益依賴西部互聯互通內部轉移，以及許多周邊地區資源能力在下降，也增加了極端事件導致負荷中斷的風險。

2021年夏天已經成了WECC內活動的“溫床”。加州獨立系統運營商(CAISO)上周發布了幾個“撓曲警報”(Flex Alerts)，稱該州和鄰近州的部分地區“高溫”。去年夏天，該地區曾因極端熱浪遭遇輪流停電。6月27日，隨著太平洋西北部的熱浪開始炙烤該地區，CAISO發布高溫公告，預計28日可能出現資源短缺，部分原因是“整個西部可供共享的”能源較少。

在6月16日的新聞發布會上，CAISO的高管告訴記者，加州電網的夏季評估顯示，其電力供應“比去年更好，但電網在席卷西部的極端熱浪期間，對壓力仍然很敏感，因為這可能會切斷輸入供應，在某些時候造成能源短缺。”

然而，正如WECC對去年高溫事件分析顯示的那樣，這個問題有更深的根源。去年夏天，加州電力系統崩潰，源于各級電力系統“突然增加需求”帶來特定的挑戰。WECC發現，“需求不僅要根據不斷變化的需求模式進行調整，需求策略也要考慮傳統資源規劃之外的因素，包括資源的可變性、需求大幅增長造成的限產、極端溫度對某些發電形式的影響，以及預計輸電線路出現擁堵。”

WECC建議，平衡機構要熟悉WECC的“西部資源充分性評估報告”，它仔細檢查了資源充分性挑戰在如何影響他們的“足跡”。

為什么西部企業加倍重視資源充足

WECC戰略參與副總裁兼副總法律顧問Jordan White，上周在聯邦能源監管委員會(FERC)主辦的技術會議上告訴與會者，由于電網的“巨大轉變”，西部互聯資源充足，供應側和需求側的資源有能力滿足電力的總需求，這已經變成了一個特別熱門的問題。

White說，雖然西部互聯歷史上受益于發電的多樣性、季節峰期負荷和氣候區，但今天，“由于氣候和天氣模式的變化，負荷模式正在轉移。” 他說，“新的清潔能源承諾正在徹底改變發電結構，并將在未來幾年繼續。新技術、野火、分布式能源和其他因素，以前所未有的方式挑戰著這個行業。”“直到最近，人們很少擔心西北地區的水力發電系統，它有足夠的能力，在炎熱的夏季給加州和西南沙漠地區提供電力。發電不能跨越互聯滿足負荷的時候也很少。”

White說，一切都變了。“我們不能再依靠豐富的資源確保資源充足。這意味著我們需要重新檢查和更新我們的戰略、分析框架和方法，以確保資源充足。”

他指出，未來的挑戰是艱巨的。目前，西部資源充足的方法“是不同實踐、時間表和需求的‘拼盤’”。CAISO管理自己的正式資源充足性規劃，并與加州監管機構一起管理采購流程。在州外，州監管和非司法管轄的負荷服務實體，通過綜合資源規劃(IRP)流程進行處理，由公共服務專員或其他當局監督。更復雜的是，資源充足性計劃跨越許多時間框架，從長期(5到10年或更多)到短期(1到4年)，再到實時層面。

White說，換句話說，“2020年8月西部互聯的資源組合，大部分是提前幾年規劃的，但無法識別潛在的可靠性風險，直到更近的時間。提前一年太晚了，無法建立新的資源。”他警告說，隨著整個互聯網絡的產能裕度越來越小，“犯錯的空間也越來越小。”“要確保系統的可靠性，就必須解決這個問題，這就需要協調、分析和溝通。”

在上周的技術會議上，西北電力總匯的首席運營官Gregg Carrington描述他的組織，正努力把西北部電力實體聯合在一起，參與一個可行的容量資源充足規劃。

他說，“我們為什么要這樣做? 我們預計，即使不是現在，也會在不久的將來，我們會從認為的產能豐富的局面變成產能不足。” 他說，“當我們最初對公用事業公司進行調查時，我們很快得出結論，所有公用事業公司看待可靠性的方式都不同，他們使用不同的衡量標準，使用不同的模型，以不同的方式評估不同資源的價值和貢獻。我們的目標是制定一套統一的標準，統一的方法，查看負載和資源。如果我們處理得當……我們將提高該地區的可靠性。”

西北電力總匯(NWPP)是個志愿組織，由服務于美國西北部、不列顛哥倫比亞州和阿爾伯塔州的主要電力公司組成， 已經啟動一個資源充足項目，著手解決西北地區“迫在眉睫的能力不足”問題，因為西部幾乎所有的州都在增加可再生資源，以滿足政策要求。 目前，20個NWPP成員正在資助這項工作。

新市場，新工具，新前景

西北電力與節能委員會在引領另一條道路，正在制定區域性的2021年電力計劃。這是個考慮關鍵挑戰和投資優先事項的前瞻性五年計劃。今年6月，這個委員會電力規劃部的高級政策分析師Gillian Charles，在一次委員會會議上指出，公用事業綜合資源規劃(IRP)表明，短期內需要大量新資源，主要是太陽能、風能、太陽能+儲能，以及某些新的天然氣能源。IRP通常還展示需要獨立的、短期(2至4小時放電)電池儲能，以及能放電8至12小時的少量儲能，如抽水蓄能水力發電設施。她說，此外，公用事業公司正在探索利用現有或新的燃氣輪機，以生物柴油和氫等替代燃料發電。

這個委員會去年明顯放棄了依賴傳統的公用事業規劃投入的建模方法，因為它預計西部電網需要50 GW新的天然氣發電來取代老化的燃煤發電。據報道，這個電力委員會還提出另一種觀點，限制新天然氣發電，修正后的模型預測反而是“數千MW的新型可再生資源”。該委員會預計將在8月發布其電力計劃草案，最終版本預計將在2022年2月通過。

與此同時，仍在更大層面上繼續合作，例如，努力擴大西部能源失衡市場[2]。2014年推出的實時能源市場，目前已有15個成員，包括西北能源公司、洛杉磯水電部，以及今年的新墨西哥州公共服務公司。

加州獨立系統運營商(CAISO)2014年成立的西部能源不平衡市場(EIM)，本來就允許參與者在接近電力消耗時間買賣電力，并為系統運營商提供相鄰電網的實時可見性。到2023年，預計將有22個活躍的西方EIM參與者，代表西部電力協調委員會(WECC)內83%以上的負荷。

據報道，在此時，某些公用事業公司正在探索加入西南電力總匯(SPP)，這將把區域輸電組織(RTO)擴大到西部互聯。自1997年以來，SPP一直是東部互聯10家通過NERC認證的可靠性協調公司之一，目前服務于北美中部的狹長地帶，從加拿大邊境直到德克薩斯州。SPP去年12月推出西部可靠性協調服務，目前已有6家西部電力服務供應商宣布有興趣加入RTO。

美國能源部(DOE)牽頭、聯邦政府推動計劃與實施的彈性措施，也為西部地區和全美國的可靠性努力提供支持。這項工作是由美國國家科學院、工程院和醫學院發布的2017年共識報告啟動的，具有里程碑意義，它檢查了美國電力系統的彈性。

PNNL的伊姆霍夫指出，這個報告強調，“在過去5年和10年間，極端天氣的范圍和頻率急劇增加。”“通常情況下，這些都伴隨著另一種威脅或極端情況，即造成像去年夏天在加利福尼亞或今冬在德克薩斯州面臨的、意想不到的挑戰。”

然而他說，如今，這個行業有許多“強大的工具”可供使用，以分析復雜的威脅狀況和不同行業之間的相互依賴關系。例如，國家實驗室PNNL的任務就包括提供與電網相關的應急響應，這個實驗室開發了“動態應急分析工具”，幫助公用事業公司預測和管理極端事件期間的電力和電網的不穩定。伊姆霍夫解釋說，這個軟件使運營商能夠看到并加強電網的薄弱環節，以停止級聯電力損失或停電。他說，PNNL開發的其他軟件工具，可能有助于確定微電網是否能在極端情況下，以目前的發電量和負荷組合成功運行。PNNL還開發了某些工具，利用RADR(災難響應快速分析)圖像分析軟件和能力，試圖減輕野火對電網的威脅。

伊姆霍夫說，“我不想低估這樣的事實，即未來10年的形勢將與過去截然不同。”但是，隨著業界的共同努力和新的工具，提供了更多關于電網漏洞的可見性，他說，“我認為我們正在做各種正確的事情。”

結語

北美地區熱浪，就像今年2月美國德州的冬季風暴一樣，是全球氣候變化引發氣候異常事件的一部分，帶有一定的規律性和關聯性。其實今年6月上旬，中國的“中原地區”就曾達到40度以上的高溫，很快就“移走”了。但到北美成為“危機”，原因是那里太靠“北”，過去就沒有用空調的習慣和準備。好在時間很短，對美國西北部電業部門，好像是一場“虛驚”，或者是“有驚無險”。

實際上，早在2018年，高溫熱浪就已席卷全球(2018-07-25，新京報)

但在美國業界看來，思想認識更重要：

● 由于氣候和天氣模式的變化，負荷模式正在轉移。

● 一切都變了，不能再依靠豐富的資源，確保資源充足。意味著我們需要重新檢查和更新我們的戰略、分析框架和方法，以確保資源充足。

● 未來10年的形勢將與過去截然不同;存在“意想不到的挑戰”。

● 新的清潔能源承諾正在徹底改變發電的結構，并將在未來幾年繼續。新技術、野火、分布式能源和其他因素，正以“前所未有”的方式挑戰能源行業。

資料與注釋：

1 Sonal Patel, Rolling Blackouts Triggered as Historic Heatwave Grips Pacific Northwest, POWER, Jun 30, 2021

2 POWER, How Does the Western Energy Imbalance Market Work?, Oct 1, 2018

3 National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2017. Enhancing the Resilience of the Nation's Electricity System. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/24836.