今年夏季美国经历持续热穹,是种高空大气高气压系统,像盖子将热空气困在某地区,导致气温数天甚至数周内持续上升。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)报告,此使美国某些创纪录的午后,电力需求一度超过750吉瓦,创全国性记录,电力供应商不得不全力以赴以应对高峰负荷,基础设施也承受巨大压力。

电力系统过度负荷,故停电风险跟着增加。极端高温对人类健康造成影响,过度负担的电网也对商业和经济造成重大风险,推高成本并限制产能,损伤关键基础设施。世界气象组织数据,热穹强度和持续时间都在增加,气候变化使某些极端高温事件发生机率至少增加一倍。

如2021年太平洋西北地区热穹研究显示,若没有人为驱动的气候变化,事件强度减少86%。当热穹来袭,空调、商业冷却设备、冰箱和风扇等电器使用量激增,电力需求因今年热浪创下全国性记录。电力需求高峰随时间和地点不同而变化。美国中大西洋地区,变压器在午后高峰时段承受巨大压力,加州则是傍晚空调需求激增,导致电网进入“做好准备”状态,有时甚至触发节能警报或轮流停电。

这些需求高峰不仅数字波动,还伴随实际经济成本。公用业务公司需支付额外发电成本,并支付高额溢价。对企业,未经管理需求高峰可能导致电费飙升、生产线中断,甚至数据中心为了防止服务器过热而限制性能。

能源价格剧烈波动常与热浪同时发生

美国能源部资助的国家实验室研究指出,热量是电网基础设施的主要压力源。热量影响发电设备和传输线路,造成多个脆弱点,都增加操作失败可能性,包括棕色电力或全面停电。美国电网年龄和稳健性不均,许多地区依赖数十年前电缆和变压器,某些零件甚至超过设计寿命。西南部和中西部地区在热浪期间受影响尤其严重,因基础设施升级缓慢,服务区域广泛,维护困难。

北美电力可靠性公司(NERC)负责监督电网可靠性标准,并多次警告相关地区的薄弱环节和不良连接。中西部的弱连接线限制热浪期间从其他州转移多余电力,阳光带州需求激增时有时缺乏容量边际,迫使公用业务公司发出节能警报。

NERC警报显示,过时基础设施无法快速适应热穹挑战。这种脆弱性因对电网加固和现代控制系统投资有限而加剧。当高需求、老化设备和极端天气事件相撞时,这种弱点可能导致大规模停电,数百万家庭停电。

此外,电网日益数字化和依赖连接控制系统,也成为网络攻击的主要目标。NERC数据,电网软硬件脆弱点每天增加约60个,年增至23,000-24,000个,扩大国家或犯罪行为者的潜在攻击性。

电网商和监管机构采取短期和长期策略,以减少脆弱性并规划未来。热穹驱动公用业务和消费者的成本上升。高峰电价上涨,普通电费跟着增加。公用业务公司可能提高费率将费用转嫁给消费者,有时会引发人们反弹。制造业、农业和医疗保健业也感受到压力。医院和数据中心需要可靠的冷却系统,作物灌溉系统和自动化温室依赖电网供电。极端高温时,某些设施面临配给或必须运行昂贵的备用发电机。

能源价格的剧烈波动通常与热浪同时发生。市场数据显示,高峰事件期间,某些地区批发电价翻倍至三倍。这种波动可能影响更多经济活动,特别是热敏感的行业。

(首图来源:AI生成)