龙卷风和更多:春天能给电网带来什么

2023年4月12日上午8:00
1995年,德克萨斯州,龙卷风接近一辆汽车的图像Harald Richter/国家强风暴实验室(NSSL)
保罗Arbaje
能源分析师

最近爆发了暴风雨和龙卷风桶装的尽管与夏季和冬季相比,春季“温和”一些,但美国中西部、南部和大西洋中部地区的飓风却在毁灭性地提醒我们,春天会带来多大的危险。

危险的季节即将到来,这个国家开始看到影响。

事件被杀死至少来自7个州的32个人。美国国家气象局仍在统计已确认的龙卷风数量已经通过了One hundred.目前,应对灾难的社区正在评估损失包括仅田纳西州一个县就有至少72座房屋被毁,其他地方还有数十座房屋。

4月1日星期六,也就是风暴袭击的第二天,出现了这样的情况110万年美国公用事业客户断电。据报道,4月3日周一上午,仍有8万多名客户处于黑暗中PowerOutage.us。风暴系统对两者都造成了破坏网格分布——那些你通常看到的在建筑物上空运行的本地电线网络——以及更大的电线输电网在中西部远不常见而不是分发级别的问题。

虽然我们还没有很多关于这场最新风暴对电网影响的详细信息,但值得研究一下这个国家在今年春天以及未来的春天可能会发生什么。此外,政策制定者可以采取措施,为这些春季天气现象做好准备,提高美国电力系统的可靠性和弹性。

洪水风险增加

美国国家海洋大气管理局(NOAA)在一份报告中说最近的前景今年春天,美国约44%的地区面临洪水威胁,相当于约1.46亿人。联邦机构说,这包括该国东部的大部分地区。

该机构还认为密西西比河上游流域的一些地区可能存在“重大”洪水风险内华达山脉的风险更高部分原因是加州历史上的积雪。

春季洪水会影响电力系统的多个部分。

电线- - - - - -洪水会使土壤饱和,使树木更容易连根拔起,倒在电线上。这是贡献到加州最近的强风暴期间的停电大气河流-从冬天开始。在其他地区,土壤水分甚至被使用过作为飓风将导致停电的预测器,以便公用事业公司更好地准备派遣线路维修人员到正确的地区。飓风主要是夏秋两季的现象,所以现在,在春天,它们不太受关注。

燃料运输-春季洪水会阻碍煤炭等燃料的运输。虽然它是一种严重污染的化石燃料继续下降作为未来十年美国发电的燃料来源,煤炭仍将是首选到2022年,约占该国这一代人的20%。

美国大约70%的煤炭都是如此运输至少有一段路是坐火车去的。从蒙大拿州和怀俄明的粉河盆地运输煤炭的铁路基础设施一次煤源-已被证明易受春季极端洪水的影响2011年春天发生了更严重的洪水2019。2019年的洪水中断了通过铁路向发电厂运输煤炭坚持持续数月直至夏季,也影响了驳船在河流上的煤炭运输。2019年6月,数百艘驳船被拦截停滞不前在密西西比河,数百万吨的化石燃料通过密西西比河正常运输

发电厂- - - - - -发电厂本身也可能面临洪水的风险,因为大多数发电厂都位于水源附近使用制造蒸汽来驱动电厂的涡轮机。美国大多数化石燃料发电能力来自甲烷和煤炭等来源,利用蒸汽发电。

然而,很多关注支付给洪水风险电厂的选址集中在核电站,这也需要一个水源,以产生蒸汽,以及保持工厂在紧急情况下冷却了。举一个发生在美国的著名洪水的例子——两者都有在视觉上2011年,由于晚春,内布拉斯加州的卡尔霍恩堡核电站完全被水包围洪水沿着密苏里河这引发了很多担忧,因为这距离2011年3月的事件只有几个月崩溃日本福岛第一核电站谢天谢地,公众没有受到内布拉斯加州事件的伤害,但不幸的是不是孤立事件对美国核电站构成的洪水风险。

在一个变暖的世界里,春天意味着更广泛的关注

气候变化和龙卷风活动之间的联系是一个活跃研究领域。有证据自1979年以来,龙卷风发生地点的变化,大平原中部和南部的龙卷风发生次数减少,中西部和东南部部分地区的龙卷风发生次数增加。最近的研究该研究还表明,在全球变暖的情况下,美国龙卷风的风险可能会增加,冬末和初春的风险更高,夏末和初秋的风险则会降低。

然而,洪水与气候变化的联系更为明显。我的同事莎娜·乌德瓦迪解释上个月,美国国家海洋和大气管理局在一篇关于春季展望的博客文章中指出,由于人类造成的气候变化,世界变暖,蒸发速度加快,大气可容纳水量增加,从而给空气中带来了更多的水蒸气和湿气。这种影响一直在增加频率强度该国部分地区的降雨量下降,科学家预计这一趋势将持续下去。

自1958年以来,在最严重的天气中倾盆而下的降雨量在每个地区都有所上升美国本土48个州最大的变化是东北部增长了55%,中西部增长了42%。

那么,这对电力系统意味着什么呢?

网格规划的重点传统上一直在满足夏季的能源需求,以及越来越多的冬季需求。这最终是有充分理由的,因为这两个季节引发了最高的能源需求。但这一重点可能需要扩大。

以东北部和中西部为例,这两个地区经历了最大的降雨量增长。这两个地区也恰好是该国近年来一直担心潜在电力短缺的地区,主要是在冬天东北夏天中西部地区。

由于气候变化在一年中更多的时间里带来了更多的极端天气事件,政策制定者应该采取措施,防止或减轻气候现象可能对电力系统造成的损害,以及对社区造成的损害所有的季节,包括弹簧。

让我们让电网在春季更有弹性

值得庆幸的是,每年春天已经有许多这样的措施使电网更具弹性。

加强电力系统- - - - - -”硬化是一个相当广泛的总括性术语,包括从适当修剪电线周围的树木,到在发电厂的关键建筑物周围安装屏障,以更好地保护它们免受洪水侵袭有助于减少2011年卡尔霍恩堡核电站的安全隐患。虽然没有一种电力线设计可以完全免受风暴期间大风的影响,更不用说龙卷风了,但有针对性地加固了这个国家的电线老化的电网仍然可以大大提高整体电网的弹性,减少停电的频率和持续时间,从而使公用事业客户不会被蒙在鼓里188bet滚球直播甚至

减少对水和燃料能源的依赖-然而,硬化本身并不足以解决问题。使国家电力系统多样化,不再像燃煤和燃气发电厂那样需要燃料和水来运行的大型火力发电厂,也可以使电网更能抵御洪水和其他极端天气等春季影响。风能和太阳能光伏发电等清洁能源是由风能和太阳能免费提供燃料的,而且不需要建在水源附近。据介绍,当结合储能和增加输电电网容量时,这两种可再生能源到2035年可以可靠地满足该国60%至80%的电力需求,同时带来的效益远远超过电力系统转型的成本建模国家可再生能源实验室(NREL)。增加其他解决方案的采用,如微型电网灵活的需求还可以提高电网的弹性,同时整合更多的可再生能源。

通过减少温室气体排放来应对气候变化-幸运的是,这与上面的策略有很多重叠。减少对火力发电厂的依赖,特别是像煤和天然气发电厂这样的化石燃料发电厂,有助于通过减少电力部门的温室气体排放来应对气候变化仅次于交通运输业就美国的排放量而言。该国可以通过大幅减少化石燃料的使用来满足电力需求,从而避免气候变化带来的最严重影响,并限制极端天气事件的增加。正如NREL在其网格研究和我中讨论的那样,这不仅会带来与气候相关的好处,还会带来与空气质量相关的其他公共健康益处讨论了在我上个月的博客里。

这个国家可以为春天的危险做更多的准备。这样做可以让我们更好地享受这个季节更阳光、更长的白天。作为一名能源分析师,我肯定是有偏见的,但我认为电网是一个很好的起点,可以更好地为这些危险做好准备。