电力是现代生活的重要组成部分，对许多基本服务很重要，包括医疗保健，运输甚至水。但随着气候变化加速，美国的电气系统将面临更频繁的极端天气事件，可能导致过时的基础设施失败，可能留下数百万的人而没有威胁危及生命条件下的其他必需品。
在过去的三十年中，极端天气活动，如飓风，冰暴，洪水，热浪，干旱和野火已经成为更常见也更昂贵在美国，这一转变归因于气候变化。不幸的是，与此同时，美国的电力系统越来越容易受到这些事件造成的破坏约旦Kern她是北卡罗来纳州自然资源学院林业和环境资源助理教授。
科恩说:“电网有点旧了，而且可以说天气变得越来越极端，因此它变得越来越容易受到不同类型的天气影响。”
美国电力系统由横跨美国本土48个州的三大“电网”组成:东部互连网、西部互连网和德克萨斯州电力可靠性委员会。在一个最近的评估美国土木工程师学会(American Society of Civil Engineers)将美国的能源基础设施评为C级，报告称，电力输送“依赖于老化而复杂的拼凑”发电设施、输电线路和配电线路，这些设施大多建于20世纪50年代和60年代。
Kern说，虽然公用事业公司对设备进行例行维护，并正在进行升级和实施其他保护措施，但美国电力系统的设计最终并没有考虑到气候变化会导致环境如此不稳定和不可预测。
该公司的数据显示，2003年至2012年间，极端天气事件导致美国1.47亿户家庭和企业停电，再加上该系统基础设施老化分析气候中心。这些停电主要是由于输电线路、变电站和低层配电线路受损造成的，据估计，经通货膨胀调整后，每年给美国经济造成的损失平均为180亿至330亿美元。
我们的电网面临越来越大的风险
根据Kern的说法，极端天气事件会对电力系统的基础设施产生广泛的影响。大风会吹断用于配电线路的木杆。洪水会损坏地面上的电气设备。干旱可以减少水的供应水电站。强烈的热量会超过输电线路的容量，降低发电厂的效率。
科恩说:“构成电网的技术，无论是可再生的还是不可再生的，都以各自的方式容易受到极端天气的影响。”“在热浪期间，一个令人担忧的问题是，虽然由于冷却需求的增加，需求非常高，但风速可能会突然下降，导致风能损失。这将是一个问题，而这不是我们预计的天然气工厂的问题，除了效率问题，天然气工厂可能会在高温天气下运行。”
最近在德克萨斯州，一场冬季风暴给该州带来了雪、冰和寒冷的温度，导致近一半的天然气生产中断，管道和部件冻结，导致燃料流动中断。这场风暴还影响了德克萨斯州的煤炭、核设施和其他发电来源，但该州的电力和热能在很大程度上依赖天然气，尤其是在需求旺盛的时候。
随着天然气工厂的关闭和气温的下降，基本上独立于美国其他地区运行的德克萨斯州电网遭遇了巨大的需求，因为家庭和企业都试图保持供电和取暖。这导致运营和管理德州电网的非营利公司德州电力可靠性委员会(Electric Reliability Council of Texas)实施轮流停电，以避免对电网造成长期损害，导致大约400万人断电。
Kern说:“当一个州的发电能力下降到如此低的水平时，运营商别无选择，只能削减对客户的电力服务，以维持供需平衡。”
根据Kern的说法，电网是“一个大型同步机器”，必须不断平衡整个网络的电力供应和需求。他说:“生产太多或太少都会破坏整个体系。”
科恩补充说，天气直接影响供应和需求，有时是不可预测的。“正常的天气波动，以及极端事件，都会造成扰动，电网必须做出反应，以保持供需平衡的完整。”
一个更有弹性和可靠的电网
随着极端天气事件越来越频繁，电力公司正在升级和更换老化的基础设施，以加强各自的电力系统——这一战略被称为“电网现代化”。事实上，根据美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)的数据，在2012年至2017年期间，用于高压输电线路的年度支出增加了50多亿美元，而在过去20年里，用于配电系统的年度支出从310亿美元增加到510亿美元。
除了升级和更换整个电网的基础设施，公用事业公司也在实施“加固”措施，以保护电力设备免受风暴破坏。这些措施包括将输配电线路埋在地下，以防止风和冰的破坏;提升或搬迁沿海地区的电力设备，以防止洪水;用更坚固的材料升级传输结构;和更多。
Kern表示，电力系统还可以利用新技术和策略来抵御极端天气。包括微型电网。微型电网是由柴油发电机、电池甚至可再生能源支持的本地化电网，这意味着它们可以在重大停电时与中央电网断开连接，独立运行。
KERN表示，公用事业也应投资可再生能源，如太阳能，风和水电。虽然这些技术易受极端天气事件引起的供应波动的影响，但它们在降低通过抵消温室气体排放的能力来降低与全球变暖有关的长期损坏和成本的重要作用。
Kern说:“越来越多的工具可以用来管理电网上风能和太阳能的可变性。”“这包括电池存储、系统间更大的协调、使用预测，甚至客户使用电力时也会发生变化。”
总的来说，电网现代化是加强电网抵御极端天气的有效策略，Kern说。但它可能耗资数十亿美元，需要数年时间才能完成。仅在2017年，就有30多家受监管的公用事业公司花费了近一半的资金超过1200亿美元用于电网改进的总资本支出。
电网现代化的规模和成本在一些州引起了反对，因为公用事业公司通常通过客户费率来收回其在基础设施和服务上的支出。在北卡罗来纳州,杜克能源的电网现代化计划自2017年提出以来，基本上未能获得监管、立法或公众的支持。
然而，从长远来看，升级电网的成本是值得的，Kern说。科恩说:“准备工作总是会有成本的，消费者要为这些成本负责。”“人们通常不想付更多的电费，但他们也讨厌在停电期间没有电生活。如果我们想要一个更有弹性的电网，我们需要接受这将是昂贵的。”
科恩补充说，虽然用户应该愿意为电网现代化付费，但至关重要的是，公用事业和监管机构要努力确保边缘化、贫困的社区不会受到电价上涨的不成比例的影响。“公用事业公司真的不应该要求那些已经在为支付电费而挣扎的人支付更多。”
这篇文章是出版自然资源新闻学院。
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