基础设施过去、现在和未来案例集/德克萨斯电网

本案例集是 Seiry Vasquez、Hawwa Khan 和 Trinity McDonald 对德克萨斯电网的案例研究，作为乔治·梅森大学 Schar 政策与政府学院和 Volgenau 工程学院以及 Sid 和 Reva Dewberry 土木、环境和基础设施工程系的“基础设施过去、现在和未来：GOVT 490-004（政策与政府综合研讨会）/CEIE 499-002（土木工程专题）” 2023 年秋季课程的一部分，由 Jonathan Gifford 教授指导。

摘要

德克萨斯州克莱县的电力塔

德克萨斯电网是一个独立支撑 90% 的电力供应的电力系统，为德克萨斯州的居民和企业提供持续的电力供应。有几个不同的参与方共同确保了这个数百万人生计所依赖的系统的正常运转。参与系统维护的各方也肩负着确保其未来成功的重任。

电网系统由许多独立的团体组成，它们共同合作，通过电网进行电力买卖。发电机生产电力，公司将电力出售给家庭和企业，而传输则由另一组人负责，他们保证电力能被正确地供应到各个地方。

这个电网支撑着数百万人的生计，涉及众多参与方，覆盖了德克萨斯州数千英里的土地，是德克萨斯州经济的重要组成部分。电网的发展历经数十年，才最终实现可持续发展，其资金组织和日常管理制度也已日益完善，以支撑这个复杂的电力系统。

参与者列表

德克萨斯州的电网涉及众多不同的参与方。以下参与者可以帮助我们了解参与电网维护的各个方以及他们所做的事情。

德克萨斯州电力立法

1992 年能源政策法案

• 这项联邦法案通过解除发电市场中的法律障碍，为电力行业引入了更大的竞争。它为新的发电机提供了获取输配系统开放访问权限并在区域市场内进行销售的可能性。该法案的通过是各州未来放松管制建立条件的第一步。

1995 年参议院法案 373

• 该法案标志着德克萨斯州放松管制进程的开始。参议院法案 373 要求德克萨斯州的公用事业公司以非歧视性方式提供输电服务，从而允许独立发电机在电力批发市场中竞争。1996 年，德克萨斯州公共事业委员会 (PUC) 通过了实施该法案的规则，并成立了德克萨斯州电力可靠性理事会 (ERCOT) 作为德克萨斯州竞争性电力批发市场独立的系统运营商。

1999 年州法案 7

• 州法案 7 继续放松管制进程，并呼吁在 2002 年 1 月开始引入电力“德克萨斯选择”。州法案 7 要求 ERCOT 服务区内的投资型公用事业公司将其业务活动划分为不同的公司，分别负责发电、输电和零售服务。独立的零售电力供应商被允许与以前的公用事业公司竞争，为全州的住宅和小商业客户提供服务。
• 从 2002 年到 2007 年，与以前的公用事业公司相关的、新成立的零售电力供应商被要求以 PUC 监管的中等价格出售电力，称为“击败价”。此举旨在促进客户转换和德克萨斯州零售电力市场的竞争，并在 2007 年 1 月 1 日被取消。

电力发电与批发市场参与者

电力可靠性理事会 (ERCOT)

• ERCOT 是 ERCOT 电网的独立系统运营商，覆盖了德克萨斯州的大部分地区（约占德克萨斯州陆地面积的 75% 和州电力负荷的 90%），包括超过 43,000 英里的输电线路和 567 个发电单元。ERCOT 的职责可以分为四个主要领域

  

  Ercot 的徽标

• 它有四项主要活动

1. 运营电力买卖的批发市场
2. 确保其领土内输电的开放访问权限
3. 系统可靠性的长期规划
4. 管理零售转换流程

监管机构

公共事业委员会 (PUC)

• 德克萨斯州立法机关于 1975 年创建了德克萨斯州公共事业委员会 (PUC)，该机构是负责监管德克萨斯州电力输配公用事业的州级机构。除了监管电力 TDU 的费率外，PUC 还负责监督竞争性市场和强制执行竞争性零售电力市场的合规性。PUC 负责传播教育信息，可以协助客户解决与公用事业公司的纠纷。它还运营着一个电力价格比较平台，所有零售电力供应商都可以在该平台上列出其报价。

电力输配公用事业

由于发电设施通常位于远离电力消费地的地区，因此电力在到达配电网络之前，需要通过高压输电线进行传输。然后，电力会经过低压配电线，最后到达电力消费的最终地点。德克萨斯州的输配设施所有者是私人营利实体，但它们的费率和服务条款受 PUC 监管。

德克萨斯州有五家 PUC 监管的公用事业公司

• AEP 德克萨斯州：AEP 德克萨斯州（代表：美国电力公司）是一家总部位于德克萨斯州科珀斯克里斯蒂的投资型电力公用事业公司。作为五家主要的 T&D 公用事业公司之一，AEP 德克萨斯州在非管制 ERCOT 电网中运营。AEP 德克萨斯州（AEP 德克萨斯州北部和 AEP 德克萨斯州中部）的服务区域覆盖了科珀斯克里斯蒂、圣安吉洛、维多利亚等许多地方。AEP 德克萨斯州与 70 多家零售电力供应商 (REP) 合作，为德克萨斯州人民提供电力。AEP 德克萨斯州的停电地图和 AEP 德克萨斯州的客户服务电话号码可供客户报告停电情况并查看恢复时间。
• CenterPoint 能源：CenterPoint 能源是一家总部位于德克萨斯州休斯顿的投资型电力公用事业公司。CenterPoint 是在德克萨斯州非管制 ERCOT 电网中运营的五家主要的输配公用事业公司 (TDU) 之一。CenterPoint 能源休斯顿与 70 多家不同的零售电力供应商 (REP) 合作，为德克萨斯州人民提供电力。CenterPoint 能源客户服务可以帮助居民进行项目开发，处理 CenterPoint 能源的停电或天然气泄漏，并且针对每种客户服务咨询都有一个专门的 CenterPoint 能源电话号码。
• Oncor：Oncor 电力供应公司，通常简称为 Oncor，是一家总部位于德克萨斯州达拉斯的投资型电力公用事业公司。Oncor，有时会被误认为是 EnCore 能源（目前在德克萨斯州没有运营），是在德克萨斯州非管制 ERCOT 电网中运营的五家主要的输配公用事业公司 (TDU) 之一。Oncor 与 70 多家不同的零售电力供应商 (REP) 合作，为德克萨斯州的家庭和企业提供电力。Oncor 的客户服务电话号码可以帮助消费者处理停电或项目开发，并且针对每种客户服务咨询都有一个专门的 Oncor 电话号码。搬到 Oncor 服务区域的新居民可能不需要联系 Oncor 来启动电力服务。
• Sharyland 公用事业公司：Sharyland 公用事业公司是一家总部位于德克萨斯州的电力输电公用事业公司，受德克萨斯州公共事业委员会监管。Sharyland 公用事业公司近年来经历了重大收购，将 Sharyland 电力基础设施的所有权转移给了 Oncor 电力供应公司。如今，Sharyland 公用事业公司 LLC 的规模大大缩小，主要集中在德克萨斯州的最南部。
• 德克萨斯州-新墨西哥州电力公司：德克萨斯州-新墨西哥州电力公司是一家总部位于德克萨斯州达拉斯的投资型电力公用事业公司。作为五家主要的公用事业公司之一，德克萨斯州-新墨西哥州电力公司在非管制 ERCOT 电网中运营。德克萨斯州-新墨西哥州电力公司与 70 多家零售电力供应商 (REP) 合作，为整个德克萨斯州提供电力。向下滑动（或滚动）查找德克萨斯州-新墨西哥州电力公司的服务区域以及他们的客户服务联系电话号码。在下面，可以找到一些德克萨斯州-新墨西哥州电力公司的停电资源，包括德克萨斯州-新墨西哥州电力公司的停电地图和报告德克萨斯州-新墨西哥州电力公司停电情况的联系方式。

电力输配公用事业公司负责维护和运营输电线路和本地配电线路。他们启动或停止电力服务，执行抄表工作，并负责应对停电和线路倒塌等紧急情况。

零售电力供应商

• 自2002年以来，德克萨斯州居民可以选择谁为他们提供电力。零售电力供应商 (REP) 负责为消费者（住宅、小型商业或工业）提供电力供应，以及相关的客户服务（计费等）。在德克萨斯州，零售电力供应商是设置新账户或咨询有关计费或电力消耗问题的首要联系人（紧急情况除外，例如停电，在这种情况下应联系输配电公司）。您可以在我们的零售电力供应商简介页面上找到有关德克萨斯州提供的更多信息。

事件时间表

• 1800年代：美国第一批电力公司成立。电力行业在早期没有联邦监管。 德克萨斯州各地的公用事业公司成立，为制冰厂发电。然后，这些公司开始向其设施周围的企业和家庭出售多余的电力。
• 1924年：达拉斯地区的德克萨斯电力与照明公司于1924年建造了该州第一个真正的互联系统。1926年，HL&P开始建设互联系统以销售多余的电力，并于1927年将其实输电线路网络连接到德克萨斯州休夫曼以东的墨西哥湾州立公用事业系统。
• 1930年代：德克萨斯州的电气化类似于美国许多其他地区的电气化，除了该州内部的监管关系。
• 1935年：德克萨斯州互联系统成立，这是由于德克萨斯州北部和南部走到一起，在该州形成了一个电力传输系统。 然而，富兰克林·D·罗斯福总统于1935年颁布了《联邦电力法》，该法案对跨州经营的任何电力公司进行监管。为了避免监管，当时德克萨斯州的能源公司决定在没有州际连接的情况下运营，这种情况一直持续至今。
• 1941年：德克萨斯州互联系统的创建，允许将任何多余的发电量转移到墨西哥湾沿岸地区。
• 1942年：对德克萨斯州电力公司来说最重要的是，FPC发布了一项命令，如果公用事业公司加入州际互联系统以向战争工业提供电力，则可以免除联邦监管。
• 1965年：发生了美国历史上最严重的停电。虽然它没有影响德克萨斯州，但它确实促使国家政策发生变化：引入了新的联邦法规以确保国家电网的可靠性。
• 1966年：德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 被任命以促进新兴公用事业公司之间的电力流量和交换，成为该国第一个独立系统运营商，也称为 ISO。
• 1970年：德克萨斯州电力可靠性委员会成立。 德克萨斯州公用事业公司于1970年组织了 ERCOT，作为电力公司在全国范围内努力解决可靠性问题，同时保护其相对自治权不受联邦监管的一部分。
• 1990年代：德克萨斯州放松管制其电力市场，这将允许电力公司之间进行更多竞争，其主要目标是提高效率和降低消费者成本。 1999年，参议院第7号法案在参议院获得通过，这是一个改革政策，旨在提高电网质量，以及消费者对可靠能源资源的满意度。
• 2000年代：在放松管制和通过参议院第7号法案后不久，发生了许多电力故障，因为价格大幅上涨，整个州发生了许多停电事件。
• 2010年代：德克萨斯州发生冬季风暴，导致德克萨斯州电网停电，导致320万户家庭停电。
• 2021年2月：随着2021年2月冬季风暴尤里在德克萨斯州肆虐，专家、政客和公众反思了该州孤立的电力系统的独特地位。 电力来自两个来源：天然气和风力发电。天然气是主要来源，风力发电是第二来源。这些来源没有进行防寒处理，导致了2021年的中断。通常，德克萨斯州的天然气井和风力涡轮机没有针对极端寒冷天气进行防寒处理。因此，2021年的冬季风暴扰乱了该州最大的两个电力来源。
• 2021年3月：对事件的调查表明，导致电网故障的因素多种多样，包括发电设施防寒措施不足、天然气供应短缺以及设备故障。
• 4月：德克萨斯州州长格雷格·阿博特呼吁采取立法行动改革和加强该州的电网和能源基础设施。
• 2021年5月：德克萨斯州立法机构通过了参议院第3号法案和众议院第1520号法案，旨在解决导致电网故障的问题，并在 ERCOT 的治理和运营中实施改革。

地图和位置

地图显示了德克萨斯州电网的位置以及哪个部门控制它们

德克萨斯州电网位置 德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 运营着该州 75% 的电网。

潘汉德尔、南高地和东北角德克萨斯州属于西南电力池 (SPP)。

埃尔帕索和西南部 Trans Pecos 属于西部电力协调委员会 (WECC)。

德克萨斯州的东南角属于东南电力可靠性公司 (SERC)。

（如果地图已被移除，请参考此链接：这里）

地图显示了德克萨斯州 ERCOT 的电力负荷区域

资金和融资

德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 管理着近 90% 的德克萨斯州电力流量和支付。为超过 2400 万德克萨斯州家庭提供的电力供应来自连接在德克萨斯州电网上的 550 个发电站。 ERCOT 由每兆瓦时 (兆瓦时) 55.5 美分的系统管理费资助，用于支付系统成本。对于德克萨斯州的普通住宅来说，每月平均花费 50-60 美分，每年约 7 美元。

就整个德克萨斯州电网而言，大部分由联邦资金运营。德克萨斯州应急管理部门将在 2023 年从联邦政府获得 6060 万美元，用于帮助加强电力系统的基础设施。 这些资金将有助于改善电网，使其能够承受极端天气条件和自然灾害，例如 2021 年 2 月 15 日发生的停电事件。

资金将被分配并在不同的必要任务中使用，以确保电网的顺利运行并加强电网。这些资金将用于各种项目，包括修剪电力线周围的树木、改善极端温度下的设备功能以及其他基础设施改进。 能源部计划在未来五年内拨款 23 亿美元，以解决许多州的电网弹性问题，德克萨斯州就是其中之一。

德克萨斯州公共事业委员会 (PUC) 负责监管德克萨斯州多个行业的账单和纳税人资金，其中之一是电费账单和与电网相关的事宜。ERCOT 和 PUC 与德克萨斯州环境质量委员会合作，协调联邦诉讼并确保资源/资金的有效使用。 因此，电网的主要资金来源是联邦资金。

截至目前，2022 年德克萨斯州已拨款约 1.73 亿美元用于防寒改造，并拨款 3030 万美元用于防止停电并提高电网的弹性。2022 年，德克萨斯州已拨款约 5.25 亿美元用于基础设施弹性。

机构安排

目前，德克萨斯州电网的电力流动遵循一个本质上是等级制的结构，从州长开始，目前是格雷格·阿博特，他拥有选择负责运营该系统的人员的权力。他任命的那些人组成了公共事业委员会，该委员会从那里监管德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT)。然后，ERCOT 负责管理电网。组成委员会的职位则负责监督日常运营。

由于没有一个实体完全控制整个系统，某些公司负责通过发电机生产电力，而其他公司则充当零售电力供应商，然后将电力出售给德克萨斯州的居民和企业。最后，负责引导这些电力的输电公司也通过客户的电费账单获得补偿。因此，虽然 ERCOT 是电网监管和决策的一部分，但还有许多其他方面能够影响德克萨斯州电网的决策。

帮助监管电网的更具体日常任务包括

市场系统

1. 市场管理：运营发电机和电力销售商之间的电力高效且公平的批发交易。
2. 运营：负责平衡电网系统。在任何给定时间，德克萨斯州电网中的电力都在被创建、使用和出售。这意味着 ERCOT 必须持续监控电网，以确保在满足需求的同时保持稳定。

规划

1. 升级和规划：ERCOT 定期通过评估来衡量对额外输电装置和发电机的潜在需求，以满足和预期电力需求。这意味着将来可能会增加额外的基础设施，以帮助进一步支持电网。
2. 应急管理：就像 2021 年电网灾难一样，ERCOT 负责尽一切努力确保电网不会出现故障。如果发生故障，确保 ERCOT 做好应对灾难的准备。
3. 消费者保护：目前正在制定额外的立法，为家庭和企业提供额外的保护，以便在电网出现故障的情况下，居民仍然拥有必要的工具来保障自身安全。

案例叙述

1970 年，当德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 成立以确保整个州电力系统的功能时，德克萨斯州电网正式形成。该电网在很大程度上独立于该国其他地区，这使其在运作方式和维持方式方面独树一帜。德克萨斯州电网的孤立性是由于许多因素造成的，主要是参与或从该系统中获利的公司数量众多。

术语“电网”是指德克萨斯州各地的数英里发电设施和输电线路，这些设施产生电力，然后将其传输到很远的地方供使用。该电网可以向单个客户提供电力，无论是居民家庭还是独立企业。德克萨斯州电网的开始与该国其他地区没有什么不同，因为它适应了将电力纳入公民日常生活中的方式。

在早期（19 世纪 80 年代至 20 世纪初），当时许多运营的公司为了升级和创建电网，都处理过公司合并、收购和破产，以及维护方面的挑战，以及与市政府合作的挫折。在二战前后，当时电力公司组织了两个系统，称为德克萨斯州北部和南部互联系统，以满足国防工业的需求。在几十年的时间里（直到 1970 年成立 ERCOT），该系统不断发展壮大，成为一个更加互联和孤立的系统，直到被称为德克萨斯州电网。如今，负责在德克萨斯州各地销售、生产和传输电力的公司仍然对电网的未来具有重大影响。

2021 年，德克萨斯州电网在德克萨斯州没有做好应对严重冬季天气的准备的严重冬季天气之后，电网发生故障，引起了全国的关注。该系统的脆弱性早已为其监管机构和德克萨斯州立法者所熟知，但他们反而优先考虑了这些大公司的利润。这场电力故障导致成千上万人断电。结果，有 246 人因连续多日没有供暖而丧生。一个支撑数百万人的基础设施系统无法维持自身并支持公民。这引发了人们对其功能和维持能力的质疑和担忧，并指出需要对整个系统进行维修和升级，以确保其未来能够成功运作。

政策问题

2021 年 2 月，一场致命的风暴袭击了德克萨斯州，导致数百万公民断电，数百人丧生，之后，CPS 能源公司（为圣安东尼奥提供服务的市政电力公用事业公司）强烈支持结束德克萨斯州电网的“独行侠”方式。联邦能源监管委员会 (FERC) 正在考虑采取行动，可能迫使德克萨斯州电网和其他州的电网相互连接，以降低再次发生大规模停电的可能性。该监管机构有权为运营电网的德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 制定可靠性标准。德克萨斯州不愿采取将电网与其他州连接的这一极端措施，因为他们担心这会使他们受到更多联邦监管。然而，CPS 能源公司和其他公司表示，如果他们在紧急情况下（例如 2021 年的暴风雨）可以选择从其他州进口电力，停电的影响就不会那么严重。他们不仅可以防止 2021 年停电的影响，还可以通过向德克萨斯州以外的地区出售剩余电力来增加收入。据 ERCOT 称，德克萨斯州增加了超过 3000 兆瓦的太阳能和另外 1000 兆瓦的风力发电，这导致了大量剩余的能量。像 CPS 这样的电力公司可以将这种剩余能量出售给州外其他地区，同时在需要的时候从他们那里获得能量，从而获得新的收入并降低客户支付的费率。

在国会，立法者正在制定旨在扩大电网并提高各州之间互联性的政策。参议员约翰·希肯卢珀和众议员斯科特·彼得斯提出了新的立法，要求全国所有电网都与邻近电网保持互联。这意味着德克萨斯州将建设能够向路易斯安那州、阿肯色州、俄克拉荷马州和新墨西哥州输送 25 吉瓦电力的输电线路，这足以供应 2200 万户家庭。最初，该立法规定，FERC 的权限不会扩大到该州的电网，但已将该法案改为使德克萨斯州的参与成为自愿。全国电网互联的想法存在的问题是，一些邻近州也没有能力在紧急情况/停电时向德克萨斯州提供电力。因此，许多人认为，与本地电网连接毫无意义，因为无法保证任何一方都能够在 2021 年停电等事件发生时提供所需的能量。

一些针对电网的提案：

• 参议院法案 6：这将指示该州雇用一家或多家公司，建设高达 10,000 兆瓦的新型燃气发电设施，这些设施可以在紧急情况下启动，作为“备用”系统。这将创建由州支持的低成本贷款计划，用于支付当前发电机的维护/现代化费用。

• 参议院法案 7：这将允许发电机在提供日常能源市场以外的特定服务之前提前一天进行竞标。因此，在需要时需要四小时时间的发电机可以在需要之前两小时内启动。这还将解决风能和太阳能发电机获得的联邦税收抵免带来的“市场扭曲”。

• 参议院法案 2012：鼓励公司建设更多可调度电力/保持现有可调度电力在线。它还将创建一个立法监督委员会来监督其实施。

• 参议院法案 1287：要求公共事业委员会 (PUC) 为德克萨斯州电力生产商连接州电网的费用设定上限，并要求公司承担剩余的成本。这将鼓励公司在靠近其客户/现有基础设施的地方建设新的发电厂，而不是选择最便宜的土地。 

这些法案、立法和政策未能通过/实施的最大问题/原因是高度依赖德克萨斯州的合作。德克萨斯州不想增加对电网的联邦监管，因为它会降低他们在电力行业的覆盖范围和他们的股份。此外，这些法规的最大原因是防止 2021 年 2 月发生的事件再次发生，然而，许多人认为，各州电网之间的互联并不是解决方案，因为大多数邻近州都没有能力在需要时向德克萨斯州提供电力，而且大多数州本身也遭受停电/缺乏能源的困扰。

要点

德克萨斯州电网是该地区基础设施互联性的一个典型例子。该电网覆盖德克萨斯州 90% 以上的区域，并且正在不断扩展，以改善德克萨斯州的电力流动。系统本身运作良好，但易受极端天气条件和自然灾害的影响，这些影响可能对德克萨斯州的大片地区造成严重破坏，导致全州范围内的停电。了解德克萨斯州的电网系统是确保其未来成功的关键第一步。电网通过其发电和输电设施生产电力，并确保德克萨斯州的持续运作。

讨论问题

1. 在德克萨斯州电网和为各种公司创造的利润方面，大企业的利益是否凌驾于客户需求和安全之上？
2. 德克萨斯州电网的功能如何促进商业的持续流动？
3. 德克萨斯州电网如何提高其效率？
4. 连接邻近州的电网有多大好处？这是一个可行的解决方案吗？
5. 如何在州内以及连接的州电网之间改善发电效率？