如何防止停电演变成危机

2020年8月4日，一场热带风暴导致纽约市许多地区以及邻近县和州停电。爱迪生联合电力公司(Consolidated Edison)在几个小时内就完全恢复了曼哈顿的供电。与此同时，在布朗克斯、布鲁克林、皇后区和斯塔顿岛的周边地区，成千上万的顾客好几天都没有电．曼哈顿的修复速度加快有一些技术原因，但总的来说，等待恢复供电时间最长的社区往往更贫穷，白人也更少。

对大多数人来说，停电是一件不方便的事。但对一些人来说，这是一种可能很快变成致命的紧急情况，尤其是在热浪或冬季结冰期间停电的时候。长时间暴露在32°C以上的温度下会迅速导致健康危机，特别是对于老年人、儿童以及心脏病、血液循环不畅和其他已有疾病的人。最近的破纪录的热比如在俄勒冈州和华盛顿州，夺去了200多条生命．极寒也会有类似的情况可怕的后果，正如我们所看到的德克萨斯州2月份的大规模停电．

公共卫生专家将停电期间风险最大的人群称为“电力脆弱者”或“电力依赖者”。在美国，有成千上万的人属于这一类。一个2017年的研究据估计，约有68.5万名住在家里并有医疗保险的美国人依赖电力;在这一群体中，大约五分之一的人容易受到3至4小时的短暂停电的影响。

通常在热浪来袭期间，人们可以选择离开家，到图书馆、咖啡店和商店等公共场所寻求更凉爽的温度。COVID-19改变了这一切。大流行创造了一种在家工作的范式改变用电量从商业建筑到居民区，以很少人预料到和计划到的方式。这使得在后勤上很难找到缓解炎热的方法。它还减缓了电网的紧急维修和维护，由于大流行，工作人员不得不保持社交距离。

步骤1:实时识别中断

有更好的办法。它要求像纽约市的ConEd这样的供应商在停电期间修改他们的维修优先级。公用事业公司不会像现在这样，首先为客户密度最大的地区提供服务，而是会在那些客户健康立即受到停电威胁的地区进行维修。这一策略将纠正地方性不平衡，这种不平衡给不太富裕的社区和电力脆弱地区带来更大的压力。正如去年8月的风暴所证明的那样，这种不平衡的存在不仅仅是理论上的。

纽约大学停电仪表板有助于可视化纽约市的停电情况。在这里显示的历史数据中，红色、橙色、黄色表示更容易受到中断影响的人群，而蓝色和绿色表示不太容易受到影响的群体。尤里·DVORKIN /纽约

为了帮助实施这一策略，我在纽约大学的团队一直在开发一种停电仪表盘纽约城。使用创建的仪表板国家科学基金会的资助，收集数据从锥形并将这些数据与开源的社会人口和环境数据相结合，以评估每次停电对电力弱势群体的严重程度。

基于这一评估，我们计算了纽约市300多个邮政编码中的每个邮政编码的排名，其中考虑了家庭收入、年龄、种族和性别等人口信息，以及公共卫生数据以及低收入和老年人住房的存在;邮政编码排名还考虑了动态变化的环境数据，如环境温度、湿度和降水。从邮政编码等级，我们可以确定每个邮政编码中中断的总体严重等级，可用于确定维修的优先级。

为了聚合这些数据，我们设计了一个爬虫，从Con Edison收集实时停电数据;我们还拥有关于数十万个过去中断的历史数据档案。地址、邮政编码和人口统计信息来自纽约市开放数据，这是一套由纽约市各机构及其合作伙伴发布的综合公共数据库。我们开发了一种组合算法，根据邮政编码中客户的相对脆弱性对中断进行排名。这些数据叠加在纽约市的实时停电地图上，并按脆弱性进行颜色编码——红色表示最脆弱，蓝色表示最不脆弱。仪表板的设计目的是让用户(包括公众)知道哪些停机应该具有更高的优先级。

粗略地看一下仪表盘就会发现，曼哈顿的停电情况往往是绿色或蓝色的，而外围地区的停电情况往往是黄色、橙色或红色的。例如，2021年7月8日，纽约市有41次相对较大的停电。其中6个位于曼哈顿较富裕的地区，我们的算法将其中大部分编码为蓝色。相比之下，在布鲁克林，有17次停电是橙色或红色的。

这张图表显示了纽约市按邮政编码划分的停电历史。例如，布鲁克林邮政编码为11204的地区有607次停电。贫困社区比富裕地区更有可能停电。尤里·DVORKIN /纽约

这不是一次性的。当我们看历史数据，我们可以看到，在外围地区的居民更容易失去权力停电的次数和持续时间与社区的种族和阶级构成之间存在明显的相关性。在布朗克斯区，少数族裔人口较多的贫困社区比曼哈顿下城富裕的白人社区更有可能遭遇长期停电。

有很多方法可以解释这种差异。与地下电缆铺设的曼哈顿相比，郊区的架空电线更多，而且架空电线更容易发生故障。同样，与曼哈顿下城的办公楼和豪华公寓相比，布朗克斯、布鲁克林和皇后区的住宅楼往往更老，或者维护得更差。然而，无论你如何解释，仍然存在一个潜在的社会不公正和社会不平等问题，这使弱势群体处于危险之中，这必须得到纠正。

我们希望将仪表板作为一个开源框架提供给公用事业公司使用。在未来，我们将根据维修团队的可用性设计功能，帮助将服务车辆运送到需要的地方。

第二步:优先为最脆弱的客户进行维修

除了知道哪里停电，哪些客户群体受到影响，公用事业公司还需要能够预测需求——预测在未来几小时和几天内需要向客户供应多少电力。现在，这一点尤其重要，因为许多人正在遭受COVID-19所谓的“长COVID”患者的持续影响。他们中的一些人可能已经回家了，现在已经被列入了易受电力影响的行列。

这张地图显示了2021年7月16日纽约市的实时停电情况。尤里·DVORKIN /纽约

需求预测工具依赖于用电量的历史趋势。但在纽约市，分析显示需求预测错误激增在大流行的居家令之后。这是因为COVID-19大流行是一场自成一格的没有历史资料的现象。随着消费模式从商业建筑转向住宅，预测工具变得无效。

任何可能显著改变需求预测的计划都必须考虑到电网。例如，去年夏天，纽约市市长比尔·白思豪(Bill De Blasio)在一项热浪计划上投资了5500万美元，其中包括安装超过74000台空调针对低收入的老年人。尽管这些机组为弱势群体提供了必要的缓解，但它们也增加了居民区的电力需求，并给ConEd的配电系统带来了额外的压力。

现在许多办公室和企业都重新开业了，公用事业公司可能很难甚至不可能准确预测今年夏天电力需求将如何变化，以及何时、何地以及实际需求峰值将是什么。仅仅因为公用事业在其系统的一部分经历了需求的减少，并不意味着它将能够适应系统的另一部分需求的增加。电力从系统的一个部分传输到另一个部分的能力有基本的网络限制，比如电压和功率流。

因此，电网运营商必须主动分析需求变化的影响，以及需求预测工具准确性的降低。他们还必须在规划中考虑到电力脆弱的客户。电力基础设施是一个复杂的工程系统，即使工程师、管理人员和规划人员尽了最大努力，其可靠性也不能百分之百保证。因此，对于公用事业公司来说，考虑每一种可能的应急情况以及缓解和纠正行动的计划是很重要的。这样的规划应该是透明和公开的，接受来自领先学术机构、政府实验室、专业组织等专家的公众评论和评估。

有些读者可能会觉得把电网和社会正义联系起来很奇怪，但当你回顾历史模式时，你很难忽视我们社会中的某些群体一直被边缘化和服务不足。展望未来，我们必须更好地保护弱势群体。公用事业公司可以通过调查客户的电力需求来与当地社区合作。这样，一旦有任何停电的报告，公司就能很好地帮助他们最脆弱的客户。

值得庆幸的是，纽约市度过了去年夏天，相对较少的高温危机。然而，天气转凉后，大流行并没有结束。今年夏天的情况可能会更糟。这座城市需要一场根本性的变革，以及影响它的工具，修缮工作的优先顺序是，首先为最脆弱的群体服务，而不是最富裕的群体。ConEd和像他们这样的电力供应商现在需要开始规划。

作者简介

尤里·Dvorkin他是纽约大学坦顿工程学院电气与计算机工程助理教授，也是纽约大学城市科学与进步中心的教员。