The Power Failure in Texas is Just Like an Old Stock Market Story

簡單結論：

1. 夏蟲不可以語冰，沒遇過這種冬天，就很難指望德州電廠跟電網能夠事前做好準備。
2. 要防止所有風險當然技術上可以做到，不過成本效益不見得合理。
3. 人家備轉容量高達 31% 以上都還捅這種樓子，台電當日備轉容量達到 10% 就算是亮綠燈還很少出問題真是祖上積德。

德州電力供給失調的背景介紹：

今年冬天德州出現了罕見的低溫，即便事前大家從氣象預告都已經知道了這件事情會發生，但是沒有多少人預期到接下來的後果是大範圍連續多日的停電。

事情剛開始的時候，大家努力的在找替罪羔羊。WSJ 一開始把責任歸咎於綠能，因為風力發電機由於寒冬而凍住無法發電。

WSJ, Feb. 15, 2021, "A Deep Green Freeze", by The Editorial Board

WSJ, Feb. 16, 2021, "The Political Making of a Texas Power Outage", by The Editorial Board

這個當下最保險的電力來源是燃煤的火力發電，不過由於污染及碳排放的因素，在德州的市佔從十年前的超過百分之五十已經下降到 18% 了。在災情剛開始的時候，天然氣跟燃煤電廠都大幅度增加發電量，試圖補足風力發電下降與因為低溫上升的需求所造成的缺口。

風電業者當然也不用等多久就可以強力反擊。不過只在一兩天之內，德州難得一見的嚴寒讓天然氣輸送也停擺了。接下來就是一連串的分區供電甚或直接停電。再來就是一連串的口水戰。我這裡只引 WSJ 的社論，不過大家也不用照單全收，我們從他們的論述跟反擊大概可以推敲出風電業者的說詞以及整個事件的時間軸。

WSJ, Feb.17, 2021, "Texas Spins Into the Wind", by The Editorial Board

在災情初期，風電發電佔比從之前一個星期佔總發電量 42% 下降到 8%，這當然是要靠著火力發電一開始大幅增加發電量把分母給維持住跟先前差不多的水準。等到大停電之後這個百分比就沒有意義了，反正電不夠用，辯駁自己發的多一點點沒有意義。值得注意的幾個數據是：

德州冬季最高發電容量可達 83,000 MW，而實際的顛峰用電發電量大約是 57,000 MW。這裡面風電的容量大約是 30,000 MW，由於穩定性較差，所以上個月發電量介於 600 到 22,500 MW 之間，平常管制單位是期望電力發電提供大約 10% 以上的用電量。在風力發電失效後，天然氣發電在 2/14 晚上全力運轉時提供了大約 43,800 MW 的電量，而燃煤的火力發電廠補上來 10,800 MW。這些數字雖然仍不及顛峰需求，不過如果靠著大家節省一點，多少也可以過下去。

然後天然氣運輸管線的加壓器也凍住了，接下來是天然氣電廠也逐漸停擺，終至一發不可收拾。

這裡面風電的容量數據可能不是冬天的，要不然幾個數字加起來其實超過前面提到的 83,000 MW 總發電容量。而且德州目前還有兩座運轉中的核能電廠，他們的發電量加起來大約是 5,000 MW。核能電廠在這次災情中沒有被廣泛報導，不過 WSJ 這篇 2/17 的文章雖然幫天然氣、燃煤與核能電廠講話，文中也提到核能電廠供電也出了問題，不是完全的不受天候影響。

還有一些相關的討論談到德州電網跟美國其他區域分離，導致德州發電廠失效的時候就無電可輸了，沒辦法靠其他地方的電廠支援。我這裡就不找相關連結了，不過德州電網自成一區是真的，這張圖的來源是美國的 EPA。

太陽底下沒有新鮮事：

這種極端氣候在德州罕見，所以過往也沒看過這種來個極地寒流搞到整個州電力供給停擺的事情，不過類似的事情我們在股票市場見多了。

這就是所謂的系統性風險，幾乎沒有任何人可以躲掉，只是輕重不一而已。一開始看到風電停擺還以為是個別性風險，沒兩天就發現每一種電廠都逃不了，才知道這其實是系統性的，大家都有份。在股市裡要躲掉系統性風險除了降低持股部位或是反手建立空方部位避險之外別無他法，而且那是法人或是專業投資人才適合的手段，一般散戶可能最好的作法是戴著鋼盔睡覺，裝做沒看見。但是在電力供需上，電廠跟用戶都沒辦法減持部位或放空的，充其量只有用戶自備發電機或是像 Ted Cruz 一樣飛到 Cancun 去（然後被罵了以後飛回來 XD)。

假如德州的電網不自成一格，能不能解決這次的困境。情況會好一點，不過好的大概很有限。這個極端氣候影響美國很多區域，德州又是大州，搞不好他們會拖累其他區域一起分區限電停電也不一定。德州一州的故事其實看起來只是任何一個股票大回檔的故事，跟其他地方連在一起，搞不好就是 2008 金融風暴的電力版了。

追根究柢其實就是德州作為一個美國南方的州，對於這種極端嚴寒的氣候缺乏準備，簡單的說就是「夏蟲不可以語冰」。

問題要如何解決？

不是只有德州才在冬天用風電跟天然氣，用這些發電方式而且比德州冷的多的地方所在多有，也沒見他們出事。如果冬天本來就會這麼冷，在安裝風電跟天然氣管的時候，必然就會考慮到嚴寒氣候的影響，以免來個暴風雪就停擺。德州當然也可以，問題是成本。下面這篇文章提到了這點。

WSJ, Feb. 26, 2021, "Grid Reliability Is Feasible, but at What Cost?", by Jinjoo Lee

在事件發生之初，大家吵的是有沒有哪一種能源可以免於類似這次的災難。風電最先被指責，不過後來發現其他的發電方式也會出問題。財務的知識告訴我們分散風險仍然是好的，就以這次來說，如果德州全靠綠電，那麼整個系統在寒流來的第一天就全掛了。那些逐漸被淘汰的燃煤發電反而幫忙補上了一陣子。

剩下來的就是保險。投資風險性資產能不能透過工具避險到完全沒有風險？當然有可能，不過預期獲利在考慮避險工具的設計交易也要成本之下，大概還不如一開始就直接買政府公債好。這裡也是一樣，德州當然也可以使用能夠預防嚴寒的設備，以預備幾年甚至十幾年一次的這種大寒流。雖然德州地震不多，當然也可以把防震考慮上。然後颱風自然是要準備的，這裡真的有。等我們把所有可能的風險都考慮完了，電費帳單大概也破表了。這中間一定要找尋一定的均衡點，某些天災影響發電可能只是一兩天，而且造成的只是不便而非生命損失，那就省點錢也無妨。

當然這並不是說目前德州的作法完全沒有錯。事後的檢討多少可以找到一些即便在現有制度上透過管理流程的改變也可以多少改善情況的建議，不過我的猜測是大規模停電還是要停，也還是會停好一陣子。

台灣可以記取的教訓：

德州冬天的備轉容量（總發電容量跟用電量的差距）與總發電量的比值大約是 31% 以上，台電的尖峰備轉容量差過 10% 就算供電充裕亮綠燈了。隨著台灣使用綠能的比例逐漸升高，我們也應該要注意這些靠天吃飯的能源雖然可能比較乾淨，但是也比較不穩定。有些不穩定問題較小，譬如說太陽能發電，其實跟台灣用電習慣有些天然避險的效果。當太陽大天氣熱大家要用冷氣的白天，多半也是太陽能發電供電最多的時候。台灣的風力發電將來主力在台灣海峽，理論上是不錯的穩定風場，受到颱風跟地震影響也比太平洋這邊要輕，但是這並不表示完全沒事。當這些綠電比例上升時，不要太快放棄污染較高的傳統發電方式，而要將台灣的備轉容量再墊高一些。綠電將來有可能成為主力的發電方式，為了他們提供足夠的避險是必要的。火力發電是比較良好的替代品，不要太快放棄了。