當颶風哈維和伊瑪席卷美國南部時，造成的斷電事故影響了數(shù)百萬人。在這類自然災害發(fā)生時，保持供電將比平時更加關(guān)鍵。電力供應為醫(yī)院運行醫(yī)療設備提供動力，人們能夠使用手機或電腦與外界保持聯(lián)系，并為體弱的老人驅(qū)動必要的空調(diào)設備。據(jù)國土安全部估計，僅伊瑪一次颶風，22個美國人當中就有1個受到了斷電影響。
許多遭受颶風哈維和伊瑪襲擊的城市都面臨著嚴峻的電力基礎設施重建工作。根據(jù)杜克能源預計，要完成佛羅里達州的全部電力設施修復工作，需要重建近3千根電線桿，并搭設長達950英里的電纜線路。
在城市和電力公司的重建過程中，我們可以考慮更具有前瞻性的解決方案使得電網(wǎng)更具彈性，如使用分布式能源，尤其是通過在配電網(wǎng)配置太陽能發(fā)電和電池儲能設施等方法。事實上，越來越多的證據(jù)表明，無論是一個州還是一個國家，都能夠利用可再生能源、能效、需求響應和其他分布式能源資源替代老舊的、高成本的化石燃料熱電廠，以更低的成本為電網(wǎng)服務帶來更高的可靠性與彈性。
通過分布式能源資源提高電網(wǎng)彈性
全美各地的許多城市和大學都認識到了這一點。馬薩諸塞州斯特林鎮(zhèn)的斯特林政務照明部門在該鎮(zhèn)修建了一套太陽能發(fā)電加儲能設施的微電網(wǎng)。這套3兆瓦太陽能發(fā)電和2兆瓦/3.9兆瓦時電池儲能設施能夠在該地區(qū)斷電情況下保證鎮(zhèn)警察局和醫(yī)院急診調(diào)度中心運行至少2周的時間。美國西海岸也有這樣的案例，在加利福尼亞州博里戈斯普林斯的輸電線被閃電擊壞后，圣地亞哥電氣公司利用博里戈斯普林斯26兆瓦太陽能微電網(wǎng)為整個社區(qū)的2,800名居民供應了電力——避免了一次長達10小時的斷電事故。
類似的故事也發(fā)生在了北卡羅來納州。今年夏天，一家建筑公司因意外切斷了為哈特勒斯與奧克拉科克島供電的電纜造成了奧克拉科克島的停電事故。幸運的是，為該州大部分電力公司供應電力的北卡羅來納電力會員公司（NCEMC）在當?shù)赝顿Y興建了由15千瓦太陽能發(fā)電、500千瓦/1兆瓦時電池儲能設備和3兆瓦柴油發(fā)電機組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)。雖然輸電線路在七天后才得以修復，但當?shù)匚㈦娋W(wǎng)系統(tǒng)在這段時間里為該島居民保障了電力供應。
奧克拉科克島的電力公司Tideland EMC利用控制熱水裝置和智能恒溫器的方式限制了島上的用電負荷。屋頂太陽能和備用柴油發(fā)電機為地方水處理廠等關(guān)鍵設施提供動力，而機動式緊急備用發(fā)電機則為該島的配電網(wǎng)提供了動力。
NCEMC高級副總裁Lee Ragsdale指出，僅靠太陽能和電池儲能設施還不能保證持續(xù)的能源供應。他認為：“在大型風暴來襲時，輸電線路和基礎設施都可能遭到破壞。如果這類事件發(fā)生，太陽能發(fā)電和電池儲能設備也只能為部分設施供電。微電網(wǎng)提供了備用電量與彈性，但它們并不能解決所有問題。它們只是完整解決方案的一部分?！?/p>
這些例子說明，太陽能、儲能、靈活電力需求和小型備用發(fā)電機的組合能夠提高電力服務彈性。這些分布式能源資源的最理想組合方式取決于地方的特定需求以及不同技術(shù)的成本與價值。隨著太陽能、儲能和需求控制技術(shù)成本的不斷下降，我們可以以低碳的方式進一步提高電力服務彈性。
德克薩斯州利用可再生能源降低能源使用成本
好消息是，要提高電力服務彈性并不需要付出高成本的代價。事實上，根據(jù)德克薩斯州班德拉電力公司（BEC）的經(jīng)驗，分布式發(fā)電資源可以比其他資源更加經(jīng)濟有效。班德拉州立公園坐落于圣安東尼奧市郊的班德拉市，每年夏天，這里的麥地那河都是游客避暑的熱門選擇。每到7月4日的美國國慶長周末假期，這一地區(qū)都會迎來大批游客。平時，這里供電的變壓器負荷系數(shù)通常維持在70%左右，但在國慶假期期間，該平均負荷系數(shù)會激增一倍，達到140%。BEC公司CEO Bill Hetherington表示：“在99%的時間里，我們的變壓器都表現(xiàn)完美，但我擔心這一個周末會燒毀我們的設備?！?/p>
如更換更大的變壓器，電力公司需要花費數(shù)十萬美元的成本。Hetherington補充道：“現(xiàn)實是，更換更大的變壓器意味著我們在為了峰值負荷建設冗余設施。也就是說，我們花費的高昂成本僅僅是為了一年中幾個小時的用電負荷?！痹撾娏咀罱K并沒有采取這種解決方案，而是選擇通過購電協(xié)議的形式安裝了一座1.9兆瓦裝機太陽能發(fā)電廠。BEC將其中100千瓦時的太陽能電力出售給了想要支持太陽能發(fā)展但又無法在自家屋頂安裝太陽能發(fā)電設備的用戶。
該地峰值負荷剛好發(fā)生在一天中陽光資源最豐富的時段，這給太陽能發(fā)電項目提供了完美的條件。BEC可再生能源部門經(jīng)理Miguel Rivera表示：“這其實就是能源抵消，或稱為峰值負荷轉(zhuǎn)移。我們想要降低系統(tǒng)負荷，而這剛好與太陽能為我們提供的服務相吻合。”
這一系統(tǒng)為電力公司提供了很好的經(jīng)濟回報，因此他們正計劃在項目的下一階段投資儲能系統(tǒng)。
增強電網(wǎng)彈性與節(jié)約系統(tǒng)成本外的更多收益
分布式發(fā)電技術(shù)并不僅僅能夠提高電網(wǎng)彈性，降低系統(tǒng)運行成本。班德拉的太陽能系統(tǒng)為當?shù)厣鐓^(qū)創(chuàng)造了就業(yè)，并提高了民眾對可再生能源的認識，許多學校經(jīng)常組織學生參觀太陽能發(fā)電廠。在北卡羅來納州，奧克拉科克島的微電網(wǎng)為電力公司提供了現(xiàn)成的實驗室來測試這些新興技術(shù)的互通操作性。Ragsdale認為：“我們從全美各地其他電力公司學到的經(jīng)驗吸引了來自多方的興趣。我們正在研究如何利用太陽能、儲能和微電網(wǎng)技術(shù)為北卡羅來納州各電力公司成員帶來更多的效益?！?/p>
作者：Titiaan Palazzi，落基山研究所高級咨詢師；Laurie Guevara-Stone，落基山研究所編輯
