冬季风暴艾略特将极冷的气温传播到全国大部分地区，并在圣诞节前导致数百万人断电。公用事业和电网运营商为即将到来的风暴做好了准备，但他们仍然低估了它可能引发的能源需求，以及化石燃料发电厂(主要是天然气发电厂，加上一些燃煤发电厂)的停电数量。
在埃利奥特事件之后，美国国家海洋和大气管理局恰当地被称为这场风暴是“历史性的北极爆发”。虽然这一事件确实是历史性的，但在风暴期间发生的美国大量化石能源系统的故障类型并不新鲜。尽管政策制定者和公用事业行业已经从以前的寒冷天气事件中吸取了教训，但不幸的是，埃利奥特事件与这些事件之间存在大量相似之处，这表明，在加强美国电力系统方面仍有很多工作要做。
我将介绍冬季风暴埃利奥特的一些方面，以说明我们目前所知道的情况，因为还有很多信息尚未公开发布。然后，我将回顾过去的一些事件，以表明我们以前也遇到过类似的情况，并且我们可以采取更多措施来降低再次发生类似情况的风险。
艾略特停电和工厂故障的规模
在Elliott事件发生期间，有多少美国纳税人不知情达到了顶峰在风暴期间，共有160万客户和635万客户在某个时间点遭遇了中断。有关事件发生的公开细节数量因地点而异。
北卡罗来纳州和田纳西州的客户中断次数最多，但是杜克能源公司和田纳西流域管理局显然，到目前为止，这些国家的主要电力供应商只提供了有限的信息。在一个演讲杜克电力向北卡罗来纳州监管机构提到了在飓风中损失的几项具体资源——全部是化石燃料发电机，但没有详细说明是什么类型的故障导致该公司在平安夜开始轮流停电。
纽约州的伊利县是布法罗的家乡摧毁了一场湖泊效应风暴造成至少46人死亡，数千人断电数天。布法罗的主要公用事业，国家电网，告诉当地新闻媒体称，该公司的一些变电站在风暴期间被冻结，但似乎同样没有发布任何有关该公司目前所知情况的详细报道。
根据他们所掌握的初步信息，其他电力行业参与者更为坦率。
PJM互连:美国最大的电网运营商PJM互联公司，覆盖了13个州的全部或部分地区以及华盛顿特区，有经验的风暴期间，发电厂大面积停电，其中绝大多数是由于燃气发电厂的设备问题。当这些计划外的工厂停电在12月24日上午达到峰值时，天然气工厂只占本应可用容量的46%左右，但却占了工厂停电的70%以上。在此期间，该公司近40%的天然气设备处于离线状态。
与此同时，燃煤电厂占了本应可用容量的24%，占了工厂停运量的16%。当时，近17%的煤炭船队处于离线状态。
除了设备问题外，燃料供应也是导致工厂停产的另一个重要因素，因为阿巴拉契亚地区的气井产量暴跌了近30%。天然气管道运营商通知PJM在他们的系统中存在各种问题，这些问题限制了天然气到发电厂的运输，包括冻结的生产井和中断在压缩站，通常保持气体在管道内流动。
PJM不得不这么做冲动节能的家庭，幸运的是，这些家庭没有经验尽管所有发电厂都出现故障，大范围停电。然而，运营商恰当地将这种不佳表现描述为“不可接受”，并初步估计将对发电厂所有者征收10亿至20亿美元的罚款。
中大陆独立系统运营商(MISO)：中部的一家大型电网运营商MISO也报告说，它没有遭遇客户停电，但考虑到化石燃料发电车队的表现，情况很可能不是这样。在暴风雨期间，我要有经验的令人不安的大量发电厂停电，在平安夜就达到了5万兆瓦。这相当于三分之一以上的能力这本来是可以买到的。
在计划外停电的5万兆瓦电厂中，天然气占44%，煤炭占32%。在此期间，大约40%的煤炭车队和40%的天然气车队处于离线状态。虽然MISO表示，天然气供应的可用性导致了这些计划外的停电，但它尚未提供有多少停电是由于燃料供应、工厂设备或其他因素造成的，就像PJM一样。
德州电力可靠性委员会(ERCOT):与PJM和MISO不同，ercot——孤星州大部分地区的电网运营商——尚未发布关于冬季风暴埃利奥特的任何初步报告。然而，ERCOT经常这样做发布在任何给定时间，其区域内计划外工厂停机的快照。这些数据再次表明，天然气是造成风暴期间工厂停工的最大因素。
我说“建议”是因为ERCOT公布的数据存在一些问题，包括最常见的天然气厂停机原因是“其他”，这根本无法解释停机的性质。除了这一类，燃料供应是ERCOT报告的计划外燃气厂停机的最常见原因。
历史性的，但更多的是一样的
虽然冬季风暴艾略特是一个历史性的天气事件，但化石燃料发电车队在寒流期间的这种表现不佳并不是什么新鲜事。
例如，2021年2月，冬季风暴“乌里”使该国中部地区陷入极冷的温度，导致1000多台发电机组脱机或以低容量运行，其中大多数是燃气机组。联邦能源管理委员会指出在风暴后的一份报告中，这是第四仅在过去10年里就发生了严重影响美国电网可靠性的寒冷天气事件。
Uri的影响是最严重的在德克萨斯州，该地区经历了大范围的多日客户中断，246人死亡，其中近三分之二是由体温过低引起的。一个一系列因素但值得注意的是，德克萨斯州的电网与美国其他地区完全隔离，很少有输电线可以从邻近州进口电力。尽管如此，最大的因素——该州天然气基础设施的失败——与艾略特期间发生的情况类似:与天然气生产、运输和发电厂燃烧有关的寒冷天气挑战。
再回到几年前，2014年1月的极地涡旋使该国东部大部分地区陷入极端寒冷，下降温度比平均温度低20至35华氏度。举个严重的例子，风寒温度降到了-63华氏度在明尼苏达州的大玛莱。
由此造成的停电在规模和时间上都不像乌里期间那样严重，但该地区的化石燃料发电厂仍然经历了重大故障。根据2014年的一份报告，在这一事件期间，超过55%的工厂停工是燃气发电厂，而燃煤发电厂则占26%报告由非营利组织北美电力可靠性公司(NERC)负责，该公司为北美电网制定可靠性标准。
在这份报告中，NERC表示，2014年极地涡旋期间的经验教训验证了它的担忧提高了不到一年前，电力行业对天然气的依赖迅速增加。自2014年以来，美国公用事业公司没有吸取这些教训，而是增加了对天然气的依赖超过了2016年，煤炭成为发电的主要燃料来源。由于气候变化，极端天气事件变得越来越普遍，美国将不得不加强其电网的可靠性和弹性，以防止我们近年来看到的那种破坏，艾略特只是最近的一个例子。
我们将何去何从?
有迹象表明，该国正在推进必要的投资，以提高电网可靠性，同时应对气候变化。2021年基础设施投资和就业法案提供了近150亿美元的联邦资金用于电网改善，其中包括能源存储。《2022年通货膨胀减少法案》(IRA)将投资3690亿美元用于气候和能源解决方案，增加了更灵活的能源存储税收抵免，以及新的税收抵免清洁的氢，这可能是潜在的使用作为一种长期存储技术。(见我的同事朱莉·麦克纳马拉的博客关于氢的注意事项。)
IRA还将加快风能和太阳能项目的投资，这些项目受到天气条件的限制，但将被用于为将与电网集成的各种储能系统充电，以便在该国最需要的时候提供清洁电力。此外，虽然风力涡轮机在最近的寒冷天气事件中也经历了一些冻结问题，但太阳能、风能和电池存储在近年来极端天气事件(无论是热天气还是冷天气)中受益于电网的可靠性，这将因为气候变化而变得更加普遍。
举几个例子，MISO说在冬季风暴埃利奥特期间，风力产量保持在高位，这支持了输电系统，并帮助弥补了化石燃料工厂停电造成的不足。在PJM中，风力资源交付这是他们承诺提供的3.5倍多。在2022年夏天的加州热浪中，电池存储资源安装在近年来帮助利用充足的太阳能充电，保持照明。
为了降低电网故障的风险，防止更多的埃利奥特和乌里事件，美国必须使其电力系统多样化，并减少对化石燃料的依赖，即天然气和煤炭。该国可以实现这一目标，并通过过渡到更清洁、更灵活、更有弹性的资源(如IRA激励的资源)来缓解气候变化引起的极端天气。忧思科学188金宝博家联盟(Union of Concerned Scientists)及其盟友正在积极推动，以确保这一过渡能够迅速继续下去。