公用事业公司每时每刻都在监控国家电网的电力流动，监控所产生的电力是否与家庭、企业、车辆等的电力需求相匹配。对于每次中断（变电站断电、电线杆倒塌、发电机故障），电网运营商必须迅速开展工作，以确保电力输送到需要的地方。

夏季天气可能会带来此类电网中断。热浪降低了发电和输电的效率，飓风摧毁了基础设施，在极少数情况下，下垂的电线可能引发野火。与此同时，随着人们越来越依赖空调来保持家中凉爽宜居，对电网的需求也随之增加。

更重要的是，气候变化研究人员发现，一些夏季极端事件变得更加频繁、更加强烈。

以下是夏季极端天气对电网的影响，以及能源部太平洋西北国家实验室的研究人员如何应对这一挑战。

热浪：电力流效率较低，电力需求增加

在热浪期间，电网会受到两种方式的冲击——随着人们开空调，电力需求会增加，但同样的电力通过电网的效率会降低。例如，天然气涡轮机在炎热天气下效率会降低约 25%。任何依靠水来冷却的发电厂的效率也会降低，因为随着环境温度升高，水温也升高。

PNNL 的电气工程师 Vishvas Chalishazar 表示，即使是太阳能电池板在炎热的天气下效率也会降低。这可能看起来违反直觉，因为太阳能电池板需要阳光（本质上是热的）来产生能量，但如果环境温度太热，光伏材料中的振动分子会降低其传输电子的能力。从发电到输电再到配电，热量会降低发电速度。

Chalishazar 说：“当导电材料变热时，其分子振动更大，从而产生更大的阻力，扰乱电子流动并导致更高的能量损失。”

“这就像高速公路尽头的车道造成的交通堵塞。更多的汽车需要装进更小的空间，这会减慢每个人的速度。”

PNNL 研究人员正在研究即使在高温下也能有效导电的不同材料。例如，一个团队最近发现在铜线上添加少量石墨烯（铅笔中石墨的不同版本）可以保持其导电能力，即使在高温下也是如此。

PNNL 研究人员还研究如何使建筑物更加节能，这样他们就不需要使用那么多的电力来冷却整个建筑物。建筑科学家测试不同类型的窗户，分析技术的功效，例如热泵，研究不同建筑规范的有效性，并为建筑商和房主如何建造节能住宅提供实用指南。他们还在研究电气化建筑和车辆如何在需要时将电力送回电网。

除了高温之外，热浪还会增加发生野火的风险。

追踪野火以保护社区和基础设施

“从环境方面来看，干旱和炎热是野火风险的一部分。但从电网方面来看，这些是完全不同的野兽，”查里沙扎尔说。

在长期高温和少雨的情况下，景观会变得干燥，从而更容易着火。首先，野火威胁着人民和社区。

PNNL 帮助决策者评估野火风险的一种方法是使用名为 RADR-Fire 的模型，该模型使用卫星图像绘制活跃火灾地图。RADR-Fire 可以在危机中帮助应急响应人员和其他决策者。虽然传统的火灾观测船主要关注规模更大、更紧迫的火灾，但使用 RADR-Fire 的官员可以将注意力转向可能变得更大的较小野火。其他研究人员正在研究考虑植被干燥或大气湿度等因素的模型，这些因素可以帮助预测火灾可能发生和蔓延的地点。

公用事业公司还可以使用 RADR-Fire 和其他模型来绘制变电站或电线杆等基础设施是否位于火灾多发区域的地图。查里沙扎尔说，这种测绘对于防止电线本身引发火灾的可能性也至关重要。

他继续说道：“公用事业公司越来越认识到火灾风险，并开始对风险所在以及如何确保其资产（如输电线路或配电线路）不会引发火灾进行极其详细的建模。”

飓风带来风和雨

PNNL 地球科学家卡蒂克·巴拉古鲁 (Karthik Balaguru) 表示：“飓风极具挑战性，其影响是多方面的。”“当然，会有与风暴相关的极端大风，但也可能会出现像 2017 年哈维这样移动缓慢的风暴，从而产生大量降水。”

靠近海岸，“你还必须应对风暴潮，”巴拉古鲁继续说道。

与野火一样，飓风带来的强风和强降水威胁着生命和社区。它们还可能对电网造成严重破坏，导致数百万人断电，正如最近德克萨斯州贝里尔飓风过后所看到的那样。

巴拉古鲁说，强风会吹倒电线和输电塔，而持续的风可能会造成年复一年的复合损害。风还会吹倒树木，从而损坏电线或堵塞需要检查损坏情况的工作人员的道路。降雨还会淹没土壤并导致山体滑坡。

最近的研究表明，飓风不仅预计会在墨西哥湾沿岸和东海岸下游变得更强，而且在世界各地的生命周期中也会变得更快。

“普遍的共识是，在气候变化，未来我们可能不一定会看到更多的风暴，但强烈风暴的比例将会增加，”巴拉古鲁说。

为了帮助保护社区，Balaguru 和他的团队目前正在开发模型，帮助公用事业公司预测特定风暴期间可能发生停电的位置，具体取决于风暴移动的速度以及可能登陆的地点等因素。

其中一个模型称为 RAFT（热带气旋风险分析框架），包含通过合并历史记录创建的 40,000 个模拟热带气旋。研究人员可以使用 RAFT 模拟风速、降雨量和行进方向，以帮助制定灾难规划。

2017 年，玛丽亚飓风以每小时 155 英里的风速袭击了波多黎各，并造成了美国历史上最长的停电，为应对这一情况，PNNL 研究人员开发了一种工具来帮助公用事业公司为未来的飓风制定计划。借助电网弹性和评估系统 (EGRASS)，用户可以模拟不同类别的飓风和不同的概率路径，并了解哪些基础设施（小至单个输电塔）可能会损坏或丢失。

当力量电网很容易受到极端天气的影响，这意味着社区也很容易受到影响。

PNNL 首席工程师兼实验室研究员凯文·施奈德 (Kevin Schneider) 表示：“气候对电网的影响不是未来才会发生的事情，而是现在正在发生的事情。”“这热浪太平洋西北地区的寒流和德克萨斯州的寒流并非偶然。这些东西会留在这里。这是我们不能只贴创可贴的事情。我们需要全面地看待问题并提出长期解决方案。”