9月20日出版的最新一期紐約時報雜誌（The New York Times Magazine）用加州山火的照片作為雜誌封面，聚焦加州近日頻繁發生的自然災害。
最近，加州的日子不大太平。上個月，熱浪導致的輪流停電好像還近在眼前。8月14日，加州多地氣溫超過38攝氏度，面對陡增的用電需求，加州電網不堪重負，出現大面積停電，超過200萬加州居民體驗了一把「水深火熱」的8月。
導致這次電力事故的幾個原因，或許可以為太平洋另一邊的我們提供一些啟示。
01 電網分散難以優化配置
眾所周知，美國電力系統並非「一張大電網」，主要由三個分散的部分構成：東部電網、西部電網和德克薩斯州電網。大部分線路和變電站都屬於私營公司，由500多家互相獨立的電網公司運營。
加州電網系統也是如此，輸電線路分管複雜，物理連接薄弱。先來看一張加州能源委員會（California Energy Commission）在2016年發布的加州輸電線路圖，不同的顏色代表不同的電力線路供應商，僅大型電力線路的供應商就多達8家。
加州能源委員會日前發布了2020年加州公用事業服務區圖。從圖中可以看出，加州電網由超過6家公用事業公司共同運營。
獨立運營的電網有一個致命弱點，就是沒有統一的調度中心。這不僅導致各個電網之間缺少配合，容易出現多方扯皮的狀況，而且由於缺少對整體電網的掌控，在面對尖峰負荷、大規模停電等突發狀況時，電網無法統一調度、迅速響應。
02 管理無序難以協調一致
電網結構性的分散配置也直觀體現在混亂的管理體系上。從負荷預測到部門間溝通合作，再到危機處理的速度，加州電網管理制度之混亂，我們從這次停電事件中可以略窺一二。
加州電力系統沒有實現統一管理。電力監管系統主要由三方構成：加州能源委員會（California Energy Commission）負責需求預測；加州公共公用事業委員會（California Public Utilities Commission）負責需求響應，同時掌管公用事業買賣；加州獨立系統運營商（California Independent System Operator）負責電網運營。
在這次沒有預警的輪流停電事故發生後，加州州長Gavin Newsom給加州三大能源機構寫了一封公開信，公開質問為何此次輪流停電沒有提前發布公眾預警。
加州能源委員會董事長David Hochschild、加州獨立系統運營商董事長兼執行長 Stephen Berberich、加州公共公用事業委員會主席Marybel Batjer三方聯合給州長回了信。三大能源機構坦言，讓人始料未及的西部熱浪導致本應足夠的風能發電在8月14日下午發電量驟降。
此外，高溫帶來的用電需求激增以及短時間內無法迅速調度電力資源等都是導致這次加州停電的原因。信中也強調，儘管他們無法完全預料這次事故的發生，但是如果部門、機構之間有更好的溝通機制，現實情況就會更好一些。值得一提的是，在這次停電發生之初，三個能源機構還不約而同互相甩鍋，經過長時間的扯皮後才決定合作。
信中提到的混亂的電力資源調度系統是造成此次停電的重要原因之一。加州電網沒有能安全穩定地跨區域遠程輸電的直流輸電技術，資源調度很大程度依靠電力市場「就近買賣」。周邊地區的電力資源通過競標的方式進入加州電力市場實現短期電力供需平衡。但由於沒有籤署長期合同，因此，當周邊地區也出現電力短缺時，加州能源就供不上了。比如，此次山火同樣使得旁邊的猶他州和俄勒岡州發生大停電事故，能源供應鏈斷了，能源缺口只會越來越大。
03 電力設施老舊滿足不了需求
除了「制度失效」，加州電網的歷史問題同樣積重難返。電力建設缺乏規劃，近年來發展緩慢。美國能源部的一組數據顯示：美國70%的輸電線路和電力變壓器運行年限在25年以上，60%的斷路器運行年限超過30年。由於聯邦政府資金不足，滯後的基礎設施建設不僅無法滿足民眾日益增長的用電需求，在遭遇突發狀況時，電網設備老化的問題也一覽無餘。以加州最大的公用事業公司太平洋電氣公司（Pacific Gas and Electric Company，以下簡稱PG&E公司）為例，其業務涵蓋加州三分之二的地區。近年來，加州北部接連發生重大的森林火災， PG&E公司因「電力設備老化」「電線短路」等問題，一度被外界視為「火災元兇」。
為了讓電力設施能更好地抵禦自然災害，PG&E公司不是沒想過把自家老化的電線整治一番。加州電網曾計劃通過將電線埋到地下的方式使電網堅強，去年PG&E公司也進行了一番嘗試。然而，這種方式不僅對周圍土壤和植被要求很高，造價也十分昂貴，每英裡的改造花費高達300萬美元，這對近年來公共建設資金持續吃緊的加州政府來說難以招架。
電力本該是國民經濟發展的「先行官」，但在加州似乎有些拖後腿了。近年來美國頻發的大停電都在發出警告：日益老舊的電力設施和持續增長的用電需求間的矛盾只會日益凸顯。然而，沒有前期的資金投入，硬體水平跟不上，再多的規劃和管理也只能淪為紙上談兵。
04 電網難以適應新能源發展需求
除了自身軟硬體的問題，近幾年提到加州電網一個繞不開的話題就是清潔能源發展。2018年，加州籤署的氣候法案中規劃2026年可再生能源供電將佔全州供電的50%；2030年之前，該比例將提高到60%；到2045年年底，要實現全行業的100%可再生能源和零碳能源供電。
在給州長的信中，加州三大能源機構特別指出，儘管許多因素都成為此次加州停電的幫兇，但是清潔能源絕不是其中之一。加州也將繼續其對清潔能源的追求。
那麼，加州目前在綠電道路上的進展如何？加州能源委員會數據顯示，2019年，太陽能和風能共為加州提供了約21.04%的電量。
▲2019年加州電網系統總發電量統計
新能源看似為加州電網提供了不少支撐，然而以太陽能為首的新能源可能造成時間維度上的供應缺口。加州負荷峰值通常是從下午晚些時候開始的，這恰好是太陽能日供量開始下降的時段。供需時間的不匹配對於加州電網是一個可預見但是還亟待解決的問題。
此外，「棄核」也是加州清潔能源實踐中的一個重要主題，核電正在逐步被排除在加州能源組合之外。2012年，南加州愛迪生電力公司關閉了San Onofre核電站，一舉減少了2200兆瓦的電力供應。2018年，公用事業委員會通過計劃，決定在2024年著手關閉加州最後一座核電站——Diablo Canyon核電站。值得一提的是，此次加州大規模斷電事件還是在核能提供了近10%電力的情況下發生的。
無論在供電、輸電還是用電環節，加州電網似乎存在很多問題。底盤不穩卻一心追求「零碳」。清潔能源固然好，但對於現階段的加州，更像是蛋糕上的裱花。沒有一個穩定的底做基礎，零碳計劃就是浪花泡沫，無法真正為電網助力。
加州電網能源轉型難，還體現在儲能能力不足上。去年，加州剛為個人客戶安裝了超過100萬個小型屋頂光伏板。最近，就有人緊跟著呼籲需要追加100萬個小型鋰離子電池來儲備太陽能，理由是，這種小型電池可以為家庭提供約4小時的電量，在下午至傍晚時段可以幫助電網削峰。
這種自下而上式的個體儲能是否真的可以彌補系統的漏洞還要打一個問號。其實加州電網也不是沒想過建立大型儲能機制，其中呼聲最高的就是「抽水蓄能系統」。然而這種系統對土地和水資源都有大量需求，這對於國家公園和自然保護區繁多的加州來說實施起來很困難。
隨著清潔能源的持續推進以及電網負荷的不斷增長，不少人開始思考建立一個統一大電網的必要性。8月25日，美國參議院民主黨人成立的氣候危機特別委員會發布了一份關於解決氣候問題的報告，其中特別提到了建立一個更統一、更利於遠距離連接的電網的必要性。報告強調，儘管大電網的前期建設需要大量投資，但它在未來會給美國能源轉型帶來巨大的好處。
其實，如何應對不斷增長的電力負荷，對中國來說並不陌生。加州獨立系統運營商官網的數據顯示，8月14日加州最大負荷為4600萬千瓦，而這個數據放在中國省級電網中，其實並不算高。
以江蘇電網為例，江蘇電網已經形成了以「一交三直」特高壓交直流混聯為支撐、500千伏「六縱六橫」為骨幹網、220千伏分區運行、配電網協調發展的電網格局。8月17日13時25分，江蘇電網調度用電負荷達到11512.5萬千瓦，創下中國國家電網公司系統省級電網的最高調度用電負荷。其中，區外淨受電力2300萬千瓦，佔江蘇全省用電最高負荷的20%。通過區外來電，江蘇電網能夠從容應對省內用電需求。
同時，需求側響應機制靈活調動負荷，也能讓電網在高負荷的情況下保持「彈性」。江蘇電網的調度控制系統依託大數據，從負荷大戶入手，通過樣本分析精準預測企業用電走勢，有針對性地輸出特定用戶的用電行為特徵報告。目前江蘇大規模源網荷儲友好互動系統可以做到280萬千瓦毫秒級精準負荷控制，調度系統的精準性和敏銳度極大地降低了大面積停電發生的可能性。
值得一提的是，對於建設具有中國特色國際領先的能源網際網路企業的中國國家電網公司來說，除了在面對今年夏天高溫和汛情的雙重考驗時能交出滿分答卷，中國國家電網也是世界唯一20年來沒有發生過大面積停電事故的國家電網。
電網的安全平穩運行一直是我國電力行業的基礎和底線，而守住底線的基礎是電網調度一體化機制的制度優勢。從加州此次停電事故中不難看出，無論是資源配置、管理制度、電力設施還是能源轉型只靠簡單的線性思維，「頭痛醫頭，腳痛醫腳」愈發難以應對牽一髮而動全身的電網系統問題。統一規劃、統一調度、統一管理，在電網運行中缺一不可，也只有把電網調度、規劃、建設、設備監控、系統監測打通，勁往一處使，電網才能站得住腳、打得贏仗。
如今，加州的山火還在持續，這勢必也為加州電網帶來持續的挑戰。但倘若基礎、底線問題沒有解決，面對大型突發情況時，電網的底氣從何而來？如果說，加州停電事故能帶給我們一些啟示，那就是驗證了系統性思維下堅持電網調度一體化機制的必要性和現實性。希望在逐漸降溫的9月，隨著負荷曲線的慢慢回落，背後的啟示能夠被更多人看到。
感謝：王禕
部分資料來源：
Borunda, Alejandra. 「Why Renewables Aren't to Blame for California's Blackouts.」 National Geographic, National Geographic, 25 Aug. 2020, www.nationalgeographic.com/science/2020/08/why-renewables-arent-reason-california-blackouts/.
Cagle, Susie. 「This Is Why California Will Keep Burning.」Vice, Vice, 18 Apr. 2019, https://www.vice.com/en_us/article/qvygeq/this-is-why-california-will-keep-burning.
California Energy Commission. 「2019 Total System Electric Generation.」 California Energy Commission, California Energy Commission, 2019, www.energy.ca.gov/data-reports/energy-almanac/california-electricity-data/2019-total-system-electric-generation.
Noor, Dharna. "How to Fireproof California's Electric Grid." Gizmodo, Gizmodo, 14 Sept. 2020, earther.gizmodo.com/how-to-fireproof-californias-electric-grid-1845018709.
Penn, Ivan. 「California Expresses Frustration as Blackouts Enter 4th Day.」 The New York Times, The New York Times, 17 Aug. 2020, www.nytimes.com/2020/08/17/business/energy-environment/california-blackout-electric-grid.html.
ROTH, SAMMY. 「Here's How California Can Keep the Lights on While Meeting Its Clean Energy Goals.」 Los Angeles Times, Los Angeles Times, 19 Aug. 2020, www.latimes.com/environment/story/2020-08-19/how-california-can-keep-lights-on-while-meeting-clean-energy-goals.
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作者：王昕楠
責編：吳黎