公用事業公司每時每刻都在監控國家電網的電力流動，監控所產生的電力是否與家庭、企業、車輛等的電力需求相符。對於每次中斷（變電站斷電、電線桿倒塌、發電機故障），電網營運商必須迅速開展工作，以確保電力輸送到需要的地方。

夏季天氣可能會帶來此類電網中斷。熱浪降低了發電和輸電的效率，颶風摧毀了基礎設施，在極少數情況下，下垂的電線可能引發野火。同時，隨著人們越來越依賴空調來保持家中涼爽宜居，對電網的需求也隨之增加。

更重要的是，氣候變遷研究人員發現，一些夏季極端事件變得更加頻繁、更加強烈。

以下是夏季極端天氣對電網的影響，以及能源部太平洋西北國家實驗室的研究人員如何應對這項挑戰。

熱浪：電力流效率較低，電力需求增加

在熱浪期間，電網會受到兩種方式的衝擊——隨著人們開空調，電力需求會增加，但同樣的電力通過電網的效率會降低。例如，天然氣渦輪機在炎熱天氣下效率會降低約 25%。任何依靠水來冷卻的發電廠的效率也會降低，因為隨著環境溫度升高，水溫也升高。

PNNL 的電氣工程師 Vishvas Chalishazar 表示，即使是太陽能板在炎熱的天氣下效率也會降低。這可能看起來違反直覺，因為太陽能板需要陽光（本質上是熱的）來產生能量，但如果環境溫度太熱，光伏材料中的振動分子會降低其傳輸電子的能力。從發電到輸電再到配電，熱會降低發電速度。

Chalishazar 說：“當導電材料變熱時，其分子振動更大，從而產生更大的阻力，擾亂電子流動並導致更高的能量損失。”

“這就像高速公路盡頭的車道造成的交通堵塞。更多的汽車需要裝進更小的空間，這會減慢每個人的速度。”

PNNL 研究人員正在研究即使在高溫下也能有效導電的不同材料。例如，一個團隊最近發現在銅線上添加少量石墨烯（鉛筆中石墨的不同版本）可以保持其導電能力，即使在高溫下也是如此。

PNNL 研究人員也研究如何讓建築物更節能，這樣他們就不需要使用那麼多的電力來冷卻整棟建築物。建築科學家測試不同類型的窗戶，分析技術的功效，例如熱泵，研究不同建築規範的有效性，並為建築商和房主如何建造節能住宅提供實用指南。他們也正在研究電氣化建築和車輛如何在需要時將電力送回電網。

除了高溫之外，熱浪還會增加發生野火的風險。

追蹤野火以保護社區和基礎設施

「從環境方面來看，乾旱和炎熱是野火風險的一部分。但從電網方面來看，這些是完全不同的野獸，」查里沙扎爾說。

在長期高溫和少雨的情況下，景觀會變得乾燥，更容易著火。首先，野火威脅著人民和社區。

PNNL 幫助決策者評估野火風險的一種方法是使用名為 RADR-Fire 的模型，該模型使用衛星影像繪製活躍火災地圖。RADR-Fire 可以在危機中幫助緊急應變人員和其他決策者。雖然傳統的火災觀測船主要關注規模更大、更緊迫的火災，但使用 RADR-Fire 的官員可以將注意力轉向可能變得更大的較小野火。其他研究人員正在研究考慮植被乾燥或大氣濕度等因素的模型，這些因素可以幫助預測火災可能發生和蔓延的地點。

公用事業公司還可以使用 RADR-Fire 和其他模型來繪製變電站或電線桿等基礎設施是否位於火災多發區域的地圖。查里沙札爾說，這種測繪對於防止電線本身引發火災的可能性也至關重要。

他繼續說道：“公用事業公司越來越認識到火災風險，並開始對風險所在以及如何確保其資產（如輸電線路或配電線路）不會引發火災進行極其詳細的建模。”

颶風帶來風和雨

PNNL 地球科學家卡蒂克·巴拉古魯 (Karthik Balaguru) 表示：“颶風極具挑戰性，其影響是多方面的。”“當然，會有與風暴相關的極端大風，但也可能會出現像 2017 年哈維這樣移動緩慢的風暴，從而產生大量降水。”

靠近海岸，「你還必須應對風暴潮，」巴拉古魯繼續說道。

與野火一樣，颶風帶來的強風和強降水威脅著生命和社區。它們還可能對電網造成嚴重破壞，導致數百萬人斷電，正如最近德克薩斯州貝裡爾颶風過後所看到的那樣。

巴拉古魯說，強風會吹倒電線和輸電塔，而持續的風可能會造成年復一年的複合損害。風也會吹倒樹木，損壞電線或堵塞需要檢查損壞情況的工作人員的道路。降雨還會淹沒土壤並導致山崩。

最近的研究表明，颶風不僅預計在墨西哥灣沿岸和東海岸下游變得更強，而且在世界各地的生命週期中也會變得更快。

「普遍的共識是，在氣候變遷，未來我們可能不一定會看到更多的風暴，但強烈風暴的比例將會增加，」巴拉古魯說。

為了幫助保護社區，Balaguru 和他的團隊目前正在開發模型，幫助公用事業公司預測特定風暴期間可能發生停電的位置，具體取決於風暴移動的速度以及可能登陸的地點等因素。

其中一個模型稱為 RAFT（熱帶氣旋風險分析框架），包含透過合併歷史記錄創建的 40,000 個模擬熱帶氣旋。研究人員可以使用 RAFT 模擬風速、降雨量和行進方向，以協助制定災難規劃。

2017 年，瑪麗亞颶風以每小時155 英里的風速襲擊了波多黎各，並造成了美國歷史上最長的停電，為應對這一情況，PNNL 研究人員開發了一種工具來幫助公用事業公司為未來的颶風制定計劃。透過電網彈性和評估系統 (EGRASS)，使用者可以模擬不同類別的颶風和不同的機率路徑，並了解哪些基礎設施（小至單一輸電塔）可能會損壞或遺失。

當力量電網很容易受到極端天氣的影響，這意味著社區也容易受到影響。

PNNL 首席工程師兼實驗室研究員凱文·施奈德 (Kevin Schneider) 表示：“氣候對電網的影響不是未來才會發生的事情，而是現在正在發生的事情。”「這熱浪太平洋西北地區的寒流和德州的寒流並非偶然。這些東西會留在這裡。這是我們不能只貼創可貼的事。我們需要全面地看待問題並提出長期解決方案。