基礎設施過去、現在和未來案例集/德克薩斯電網

本案例集是 Seiry Vasquez、Hawwa Khan 和 Trinity McDonald 對德克薩斯電網的案例研究，作為喬治·梅森大學 Schar 政策與政府學院和 Volgenau 工程學院以及 Sid 和 Reva Dewberry 土木、環境和基礎設施工程系的“基礎設施過去、現在和未來：GOVT 490-004（政策與政府綜合研討會）/CEIE 499-002（土木工程專題）” 2023 年秋季課程的一部分，由 Jonathan Gifford 教授指導。

摘要

德克薩斯州克萊縣的電力塔

德克薩斯電網是一個獨立支撐 90% 的電力供應的電力系統，為德克薩斯州的居民和企業提供持續的電力供應。有幾個不同的參與方共同確保了這個數百萬人生計所依賴的系統的正常運轉。參與系統維護的各方也肩負著確保其未來成功的重任。

電網系統由許多獨立的團體組成，它們共同合作，透過電網進行電力買賣。發電機生產電力，公司將電力出售給家庭和企業，而傳輸則由另一組人負責，他們保證電力能被正確地供應到各個地方。

這個電網支撐著數百萬人的生計，涉及眾多參與方，覆蓋了德克薩斯州數千英里的土地，是德克薩斯州經濟的重要組成部分。電網的發展歷經數十年，才最終實現可持續發展，其資金組織和日常管理制度也已日益完善，以支撐這個複雜的電力系統。

參與者列表

德克薩斯州的電網涉及眾多不同的參與方。以下參與者可以幫助我們瞭解參與電網維護的各個方以及他們所做的事情。

德克薩斯州電力立法

1992 年能源政策法案

• 這項聯邦法案透過解除發電市場中的法律障礙，為電力行業引入了更大的競爭。它為新的發電機提供了獲取輸配系統開放訪問許可權並在區域市場內進行銷售的可能性。該法案的透過是各州未來放松管制建立條件的第一步。

1995 年參議院法案 373

• 該法案標誌著德克薩斯州放松管制程序的開始。參議院法案 373 要求德克薩斯州的公用事業公司以非歧視性方式提供輸電服務，從而允許獨立發電機在電力批發市場中競爭。1996 年，德克薩斯州公共事業委員會 (PUC) 通過了實施該法案的規則，併成立了德克薩斯州電力可靠性理事會 (ERCOT) 作為德克薩斯州競爭性電力批發市場獨立的系統運營商。

1999 年州法案 7

• 州法案 7 繼續放松管制程序，並呼籲在 2002 年 1 月開始引入電力“德克薩斯選擇”。州法案 7 要求 ERCOT 服務區內的投資型公用事業公司將其業務活動劃分為不同的公司，分別負責發電、輸電和零售服務。獨立的零售電力供應商被允許與以前的公用事業公司競爭，為全州的住宅和小商業客戶提供服務。
• 從 2002 年到 2007 年，與以前的公用事業公司相關的、新成立的零售電力供應商被要求以 PUC 監管的中等價格出售電力，稱為“擊敗價”。此舉旨在促進客戶轉換和德克薩斯州零售電力市場的競爭，並在 2007 年 1 月 1 日被取消。

電力發電與批發市場參與者

電力可靠性理事會 (ERCOT)

• ERCOT 是 ERCOT 電網的獨立系統運營商，覆蓋了德克薩斯州的大部分地區（約佔德克薩斯州陸地面積的 75% 和州電力負荷的 90%），包括超過 43,000 英里的輸電線路和 567 個發電單元。ERCOT 的職責可以分為四個主要領域

  

  Ercot 的徽標

• 它有四項主要活動

1. 運營電力買賣的批發市場
2. 確保其領土內輸電的開放訪問許可權
3. 系統可靠性的長期規劃
4. 管理零售轉換流程

監管機構

公共事業委員會 (PUC)

• 德克薩斯州立法機關於 1975 年建立了德克薩斯州公共事業委員會 (PUC)，該機構是負責監管德克薩斯州電力輸配公用事業的州級機構。除了監管電力 TDU 的費率外，PUC 還負責監督競爭性市場和強制執行競爭性零售電力市場的合規性。PUC 負責傳播教育資訊，可以協助客戶解決與公用事業公司的糾紛。它還運營著一個電力價格比較平臺，所有零售電力供應商都可以在該平臺上列出其報價。

電力輸配公用事業

由於發電設施通常位於遠離電力消費地的地區，因此電力在到達配電網路之前，需要透過高壓輸電線進行傳輸。然後，電力會經過低壓配電線，最後到達電力消費的最終地點。德克薩斯州的輸配設施所有者是私人營利實體，但它們的費率和服務條款受 PUC 監管。

德克薩斯州有五家 PUC 監管的公用事業公司

• AEP 德克薩斯州：AEP 德克薩斯州（代表：美國電力公司）是一家總部位於德克薩斯州科珀斯克里斯蒂的投資型電力公用事業公司。作為五家主要的 T&D 公用事業公司之一，AEP 德克薩斯州在非管制 ERCOT 電網中運營。AEP 德克薩斯州（AEP 德克薩斯州北部和 AEP 德克薩斯州中部）的服務區域覆蓋了科珀斯克里斯蒂、聖安吉洛、維多利亞等許多地方。AEP 德克薩斯州與 70 多家零售電力供應商 (REP) 合作，為德克薩斯州人民提供電力。AEP 德克薩斯州的停電地圖和 AEP 德克薩斯州的客戶服務電話號碼可供客戶報告停電情況並檢視恢復時間。
• CenterPoint 能源：CenterPoint 能源是一家總部位於德克薩斯州休斯頓的投資型電力公用事業公司。CenterPoint 是在德克薩斯州非管制 ERCOT 電網中運營的五家主要的輸配公用事業公司 (TDU) 之一。CenterPoint 能源休斯頓與 70 多家不同的零售電力供應商 (REP) 合作，為德克薩斯州人民提供電力。CenterPoint 能源客戶服務可以幫助居民進行專案開發，處理 CenterPoint 能源的停電或天然氣洩漏，並且針對每種客戶服務諮詢都有一個專門的 CenterPoint 能源電話號碼。
• Oncor：Oncor 電力供應公司，通常簡稱為 Oncor，是一家總部位於德克薩斯州達拉斯的投資型電力公用事業公司。Oncor，有時會被誤認為是 EnCore 能源（目前在德克薩斯州沒有運營），是在德克薩斯州非管制 ERCOT 電網中運營的五家主要的輸配公用事業公司 (TDU) 之一。Oncor 與 70 多家不同的零售電力供應商 (REP) 合作，為德克薩斯州的家庭和企業提供電力。Oncor 的客戶服務電話號碼可以幫助消費者處理停電或專案開發，並且針對每種客戶服務諮詢都有一個專門的 Oncor 電話號碼。搬到 Oncor 服務區域的新居民可能不需要聯絡 Oncor 來啟動電力服務。
• Sharyland 公用事業公司：Sharyland 公用事業公司是一家總部位於德克薩斯州的電力輸電公用事業公司，受德克薩斯州公共事業委員會監管。Sharyland 公用事業公司近年來經歷了重大收購，將 Sharyland 電力基礎設施的所有權轉移給了 Oncor 電力供應公司。如今，Sharyland 公用事業公司 LLC 的規模大大縮小，主要集中在德克薩斯州的最南部。
• 德克薩斯州-新墨西哥州電力公司：德克薩斯州-新墨西哥州電力公司是一家總部位於德克薩斯州達拉斯的投資型電力公用事業公司。作為五家主要的公用事業公司之一，德克薩斯州-新墨西哥州電力公司在非管制 ERCOT 電網中運營。德克薩斯州-新墨西哥州電力公司與 70 多家零售電力供應商 (REP) 合作，為整個德克薩斯州提供電力。向下滑動（或滾動）查詢德克薩斯州-新墨西哥州電力公司的服務區域以及他們的客戶服務聯絡電話號碼。在下面，可以找到一些德克薩斯州-新墨西哥州電力公司的停電資源，包括德克薩斯州-新墨西哥州電力公司的停電地圖和報告德克薩斯州-新墨西哥州電力公司停電情況的聯絡方式。

電力輸配公用事業公司負責維護和運營輸電線路和本地配電線路。他們啟動或停止電力服務，執行抄表工作，並負責應對停電和線路倒塌等緊急情況。

零售電力供應商

• 自2002年以來，德克薩斯州居民可以選擇誰為他們提供電力。零售電力供應商 (REP) 負責為消費者（住宅、小型商業或工業）提供電力供應，以及相關的客戶服務（計費等）。在德克薩斯州，零售電力供應商是設定新賬戶或諮詢有關計費或電力消耗問題的首要聯絡人（緊急情況除外，例如停電，在這種情況下應聯絡輸配電公司）。您可以在我們的零售電力供應商簡介頁面上找到有關德克薩斯州提供的更多資訊。

事件時間表

• 1800年代：美國第一批電力公司成立。電力行業在早期沒有聯邦監管。 德克薩斯州各地的公用事業公司成立，為製冰廠發電。然後，這些公司開始向其設施周圍的企業和家庭出售多餘的電力。
• 1924年：達拉斯地區的德克薩斯電力與照明公司於1924年建造了該州第一個真正的互聯絡統。1926年，HL&P開始建設互聯絡統以銷售多餘的電力，並於1927年將其實輸電線路網路連線到德克薩斯州休夫曼以東的墨西哥灣州立公用事業系統。
• 1930年代：德克薩斯州的電氣化類似於美國許多其他地區的電氣化，除了該州內部的監管關係。
• 1935年：德克薩斯州互聯絡統成立，這是由於德克薩斯州北部和南部走到一起，在該州形成了一個電力傳輸系統。 然而，富蘭克林·D·羅斯福總統於1935年頒佈了《聯邦電力法》，該法案對跨州經營的任何電力公司進行監管。為了避免監管，當時德克薩斯州的能源公司決定在沒有州際連線的情況下運營，這種情況一直持續至今。
• 1941年：德克薩斯州互聯絡統的建立，允許將任何多餘的發電量轉移到墨西哥灣沿岸地區。
• 1942年：對德克薩斯州電力公司來說最重要的是，FPC釋出了一項命令，如果公用事業公司加入州際互聯絡統以向戰爭工業提供電力，則可以免除聯邦監管。
• 1965年：發生了美國曆史上最嚴重的停電。雖然它沒有影響德克薩斯州，但它確實促使國家政策發生變化：引入了新的聯邦法規以確保國家電網的可靠性。
• 1966年：德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 被任命以促進新興公用事業公司之間的電力流量和交換，成為該國第一個獨立系統運營商，也稱為 ISO。
• 1970年：德克薩斯州電力可靠性委員會成立。 德克薩斯州公用事業公司於1970年組織了 ERCOT，作為電力公司在全國範圍內努力解決可靠性問題，同時保護其相對自治權不受聯邦監管的一部分。
• 1990年代：德克薩斯州放松管制其電力市場，這將允許電力公司之間進行更多競爭，其主要目標是提高效率和降低消費者成本。 1999年，參議院第7號法案在參議院獲得透過，這是一個改革政策，旨在提高電網質量，以及消費者對可靠能源資源的滿意度。
• 2000年代：在放松管制和透過參議院第7號法案後不久，發生了許多電力故障，因為價格大幅上漲，整個州發生了許多停電事件。
• 2010年代：德克薩斯州發生冬季風暴，導致德克薩斯州電網停電，導致320萬戶家庭停電。
• 2021年2月：隨著2021年2月冬季風暴尤里在德克薩斯州肆虐，專家、政客和公眾反思了該州孤立的電力系統的獨特地位。 電力來自兩個來源：天然氣和風力發電。天然氣是主要來源，風力發電是第二來源。這些來源沒有進行防寒處理，導致了2021年的中斷。通常，德克薩斯州的天然氣井和風力渦輪機沒有針對極端寒冷天氣進行防寒處理。因此，2021年的冬季風暴擾亂了該州最大的兩個電力來源。
• 2021年3月：對事件的調查表明，導致電網故障的因素多種多樣，包括髮電設施防寒措施不足、天然氣供應短缺以及裝置故障。
• 4月：德克薩斯州州長格雷格·阿博特呼籲採取立法行動改革和加強該州的電網和能源基礎設施。
• 2021年5月：德克薩斯州立法機構通過了參議院第3號法案和眾議院第1520號法案，旨在解決導致電網故障的問題，並在 ERCOT 的治理和運營中實施改革。

地圖和位置

地圖顯示了德克薩斯州電網的位置以及哪個部門控制它們

德克薩斯州電網位置 德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 運營著該州 75% 的電網。

潘漢德爾、南高地和東北角德克薩斯州屬於西南電力池 (SPP)。

埃爾帕索和西南部 Trans Pecos 屬於西部電力協調委員會 (WECC)。

德克薩斯州的東南角屬於東南電力可靠性公司 (SERC)。

（如果地圖已被移除，請參考此連結：這裡）

地圖顯示了德克薩斯州 ERCOT 的電力負荷區域

資金和融資

德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 管理著近 90% 的德克薩斯州電力流量和支付。為超過 2400 萬德克薩斯州家庭提供的電力供應來自連線在德克薩斯州電網上的 550 個發電站。 ERCOT 由每兆瓦時 (兆瓦時) 55.5 美分的系統管理費資助，用於支付系統成本。對於德克薩斯州的普通住宅來說，每月平均花費 50-60 美分，每年約 7 美元。

就整個德克薩斯州電網而言，大部分由聯邦資金運營。德克薩斯州應急管理部門將在 2023 年從聯邦政府獲得 6060 萬美元，用於幫助加強電力系統的基礎設施。 這些資金將有助於改善電網，使其能夠承受極端天氣條件和自然災害，例如 2021 年 2 月 15 日發生的停電事件。

資金將被分配並在不同的必要任務中使用，以確保電網的順利執行並加強電網。這些資金將用於各種專案，包括修剪電力線周圍的樹木、改善極端溫度下的裝置功能以及其他基礎設施改進。 能源部計劃在未來五年內撥款 23 億美元，以解決許多州的電網彈性問題，德克薩斯州就是其中之一。

德克薩斯州公共事業委員會 (PUC) 負責監管德克薩斯州多個行業的賬單和納稅人資金，其中之一是電費賬單和與電網相關的事宜。ERCOT 和 PUC 與德克薩斯州環境質量委員會合作，協調聯邦訴訟並確保資源/資金的有效使用。 因此，電網的主要資金來源是聯邦資金。

截至目前，2022 年德克薩斯州已撥款約 1.73 億美元用於防寒改造，並撥款 3030 萬美元用於防止停電並提高電網的彈性。2022 年，德克薩斯州已撥款約 5.25 億美元用於基礎設施彈性。

機構安排

目前，德克薩斯州電網的電力流動遵循一個本質上是等級制的結構，從州長開始，目前是格雷格·阿博特，他擁有選擇負責運營該系統的人員的權力。他任命的那些人組成了公共事業委員會，該委員會從那裡監管德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT)。然後，ERCOT 負責管理電網。組成委員會的職位則負責監督日常運營。

由於沒有一個實體完全控制整個系統，某些公司負責透過發電機生產電力，而其他公司則充當零售電力供應商，然後將電力出售給德克薩斯州的居民和企業。最後，負責引導這些電力的輸電公司也透過客戶的電費賬單獲得補償。因此，雖然 ERCOT 是電網監管和決策的一部分，但還有許多其他方面能夠影響德克薩斯州電網的決策。

幫助監管電網的更具體日常任務包括

市場系統

1. 市場管理：運營發電機和電力銷售商之間的電力高效且公平的批發交易。
2. 運營：負責平衡電網系統。在任何給定時間，德克薩斯州電網中的電力都在被建立、使用和出售。這意味著 ERCOT 必須持續監控電網，以確保在滿足需求的同時保持穩定。

規劃

1. 升級和規劃：ERCOT 定期透過評估來衡量對額外輸電裝置和發電機的潛在需求，以滿足和預期電力需求。這意味著將來可能會增加額外的基礎設施，以幫助進一步支援電網。
2. 應急管理：就像 2021 年電網災難一樣，ERCOT 負責盡一切努力確保電網不會出現故障。如果發生故障，確保 ERCOT 做好應對災難的準備。
3. 消費者保護：目前正在制定額外的立法，為家庭和企業提供額外的保護，以便在電網出現故障的情況下，居民仍然擁有必要的工具來保障自身安全。

案例敘述

1970 年，當德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 成立以確保整個州電力系統的功能時，德克薩斯州電網正式形成。該電網在很大程度上獨立於該國其他地區，這使其在運作方式和維持方式方面獨樹一幟。德克薩斯州電網的孤立性是由於許多因素造成的，主要是參與或從該系統中獲利的公司數量眾多。

術語“電網”是指德克薩斯州各地的數英里發電設施和輸電線路，這些設施產生電力，然後將其傳輸到很遠的地方供使用。該電網可以向單個客戶提供電力，無論是居民家庭還是獨立企業。德克薩斯州電網的開始與該國其他地區沒有什麼不同，因為它適應了將電力納入公民日常生活中的方式。

在早期（19 世紀 80 年代至 20 世紀初），當時許多運營的公司為了升級和建立電網，都處理過公司合併、收購和破產，以及維護方面的挑戰，以及與市政府合作的挫折。在二戰前後，當時電力公司組織了兩個系統，稱為德克薩斯州北部和南部互聯絡統，以滿足國防工業的需求。在幾十年的時間裡（直到 1970 年成立 ERCOT），該系統不斷發展壯大，成為一個更加互聯和孤立的系統，直到被稱為德克薩斯州電網。如今，負責在德克薩斯州各地銷售、生產和傳輸電力的公司仍然對電網的未來具有重大影響。

2021 年，德克薩斯州電網在德克薩斯州沒有做好應對嚴重冬季天氣的準備的嚴重冬季天氣之後，電網發生故障，引起了全國的關注。該系統的脆弱性早已為其監管機構和德克薩斯州立法者所熟知，但他們反而優先考慮了這些大公司的利潤。這場電力故障導致成千上萬人斷電。結果，有 246 人因連續多日沒有供暖而喪生。一個支撐數百萬人的基礎設施系統無法維持自身並支援公民。這引發了人們對其功能和維持能力的質疑和擔憂，並指出需要對整個系統進行維修和升級，以確保其未來能夠成功運作。

政策問題

2021 年 2 月，一場致命的風暴襲擊了德克薩斯州，導致數百萬公民斷電，數百人喪生，之後，CPS 能源公司（為聖安東尼奧提供服務的市政電力公用事業公司）強烈支援結束德克薩斯州電網的“獨行俠”方式。聯邦能源監管委員會 (FERC) 正在考慮採取行動，可能迫使德克薩斯州電網和其他州的電網相互連線，以降低再次發生大規模停電的可能性。該監管機構有權為運營電網的德克薩斯州電力可靠性委員會 (ERCOT) 制定可靠性標準。德克薩斯州不願採取將電網與其他州連線的這一極端措施，因為他們擔心這會使他們受到更多聯邦監管。然而，CPS 能源公司和其他公司表示，如果他們在緊急情況下（例如 2021 年的暴風雨）可以選擇從其他州進口電力，停電的影響就不會那麼嚴重。他們不僅可以防止 2021 年停電的影響，還可以透過向德克薩斯州以外的地區出售剩餘電力來增加收入。據 ERCOT 稱，德克薩斯州增加了超過 3000 兆瓦的太陽能和另外 1000 兆瓦的風力發電，這導致了大量剩餘的能量。像 CPS 這樣的電力公司可以將這種剩餘能量出售給州外其他地區，同時在需要的時候從他們那裡獲得能量，從而獲得新的收入並降低客戶支付的費率。

在國會，立法者正在制定旨在擴大電網並提高各州之間互聯性的政策。參議員約翰·希肯盧珀和眾議員斯科特·彼得斯提出了新的立法，要求全國所有電網都與鄰近電網保持互聯。這意味著德克薩斯州將建設能夠向路易斯安那州、阿肯色州、俄克拉荷馬州和新墨西哥州輸送 25 吉瓦電力的輸電線路，這足以供應 2200 萬戶家庭。最初，該立法規定，FERC 的許可權不會擴大到該州的電網，但已將該法案改為使德克薩斯州的參與成為自願。全國電網互聯的想法存在的問題是，一些鄰近州也沒有能力在緊急情況/停電時向德克薩斯州提供電力。因此，許多人認為，與本地電網連線毫無意義，因為無法保證任何一方都能夠在 2021 年停電等事件發生時提供所需的能量。

一些針對電網的提案：

• 參議院法案 6：這將指示該州僱用一家或多家公司，建設高達 10,000 兆瓦的新型燃氣發電設施，這些設施可以在緊急情況下啟動，作為“備用”系統。這將建立由州支援的低成本貸款計劃，用於支付當前發電機的維護/現代化費用。

• 參議院法案 7：這將允許發電機在提供日常能源市場以外的特定服務之前提前一天進行競標。因此，在需要時需要四小時時間的發電機可以在需要之前兩小時內啟動。這還將解決風能和太陽能發電機獲得的聯邦稅收抵免帶來的“市場扭曲”。

• 參議院法案 2012：鼓勵公司建設更多可排程電力/保持現有可排程電力線上。它還將建立一個立法監督委員會來監督其實施。

• 參議院法案 1287：要求公共事業委員會 (PUC) 為德克薩斯州電力生產商連線州電網的費用設定上限，並要求公司承擔剩餘的成本。這將鼓勵公司在靠近其客戶/現有基礎設施的地方建設新的發電廠，而不是選擇最便宜的土地。 

這些法案、立法和政策未能透過/實施的最大問題/原因是高度依賴德克薩斯州的合作。德克薩斯州不想增加對電網的聯邦監管，因為它會降低他們在電力行業的覆蓋範圍和他們的股份。此外，這些法規的最大原因是防止 2021 年 2 月發生的事件再次發生，然而，許多人認為，各州電網之間的互聯並不是解決方案，因為大多數鄰近州都沒有能力在需要時向德克薩斯州提供電力，而且大多數州本身也遭受停電/缺乏能源的困擾。

要點

德克薩斯州電網是該地區基礎設施互聯性的一個典型例子。該電網覆蓋德克薩斯州 90% 以上的區域，並且正在不斷擴充套件，以改善德克薩斯州的電力流動。系統本身運作良好，但易受極端天氣條件和自然災害的影響，這些影響可能對德克薩斯州的大片地區造成嚴重破壞，導致全州範圍內的停電。瞭解德克薩斯州的電網系統是確保其未來成功的關鍵第一步。電網透過其發電和輸電設施生產電力，並確保德克薩斯州的持續運作。

討論問題

1. 在德克薩斯州電網和為各種公司創造的利潤方面，大企業的利益是否凌駕於客戶需求和安全之上？
2. 德克薩斯州電網的功能如何促進商業的持續流動？
3. 德克薩斯州電網如何提高其效率？
4. 連線鄰近州的電網有多大好處？這是一個可行的解決方案嗎？
5. 如何在州內以及連線的州電網之間改善發電效率？