玛莎·卡梅伦为使她的家自给自足付出了巨大的努力。这位在布鲁克林高档的公园坡社区居住了40年的居民,在2010年她的三层棕石建筑的屋顶上安装了18块光伏板,在温暖的月份里,它产生的电力足以运行这栋建筑的一楼和二楼。卡梅伦没有电池来储存能量,所以她依靠电力公司来吸收她太阳能电池板的电力,并通过现有的电网将其反馈给她。本质上,她是纽约市公用事业公司联合爱迪生(Consolidated Edison)的能源生产商,该公司以批发价从她那里购买电力,并从她的每月电费账单中扣除这笔款项。
在这种安排下,卡梅伦永远无法从她的贡献中获利。她也不能管理自己的电力供应。而且,当社区的电力中断时,电力公司也会关闭她的电源,以免她产生的能量通过线路迁移并伤害到在那里工作的人。如果电网像2012年超级风暴桑迪期间那样长时间失效,那么首要任务是恢复医院、避难所和社区中心的电力供应。在实现这一目标之前,即使阳光高照,电子也不会从卡梅伦的屋顶流出。
但这种情况可能很快就会改变。卡梅伦和她的许多邻居已经签署了一个名为布鲁克林微电网的项目,该项目正在安装基础设施,使公园坡社区的一小部分建筑群——以及邻近的戈瓦纳斯社区的另一处建筑群——能够脱离更大的电网。微电网将独立分配当地来源的电力,而无需公用事业公司的干预。
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效仿爱迪生
在短期内,布鲁克林微电网将在风暴、网络攻击和其他灾难性中断期间作为备用选项运行。“该项目的主要推动因素是面对电网事件时的弹性,”LO3 Energy的创始人劳伦斯·奥尔西尼说,该公司成立于2012年,现在为布鲁克林微电网项目提供资金。“在发展的任何阶段,重点都将是保持对社区的健康和福祉至关重要的设施的正常运行。”但在长期内,LO3安装的基础设施——以及它计划建立的企业实体——可能会使参与者走上完全拥有社区产生的电力的道路,使他们有权决定如何分配电力,并可能鼓励进一步投资可再生能源。
微电网并非新概念。当托马斯·爱迪生首次让全国用钨丝灯照亮每家每户时,他构想了一个由小型、独立的公用事业供应商组成的网络,他们利用靠近家园的发电资源。然而,当交流电在电力传输中胜出成为标准时,远距离传输电力立即变得可行。于是,美国电力分配的集中化开始了。
一个多世纪后,一系列环境、技术和经济压力最终推动我们走向分散式分配。可再生能源的价格大幅下降,这意味着像卡梅伦这样的人在屋顶上安装光伏阵列在经济上是合理的。根据波士顿可再生能源研究公司Greentech Media Research的数据,2015年,太阳能开发商为美国增加了约7.3吉瓦的发电容量——高于2010年的不到1吉瓦——其中约四分之一来自屋顶安装。与此同时,美国电网继续老化并暴露其脆弱性,促使一些州让拥有高比例当地发电的社区对其分配拥有更多控制权。
加利福尼亚州是最早推动微电网采用的州之一,今年它成为第一个要求公用事业公司与可以利用这些信息建立微电网的团体分享分配规划资源的州。加利福尼亚州也是少数几个采用社区选择聚合的州之一,这是一种法律选项,允许当地政府购买社区产生的电力,并与他们投资者所有的公用事业公司直接竞争,将其出售给居民。
根据为社区争取环境问题的非营利组织地方自力更生研究所(ILSR)的数据,今天,微电网仅提供美国所有发电容量的0.1%。而且,几乎所有微电网都只建在七个州,这些州都通过了鼓励采用微电网技术的立法。然而,ILSR预测,未来5到10年内,微电网的数量将翻一番或两番。
加速发展
纽约州政客们一直在争先恐后地赶上,2014年,州长安德鲁·科莫宣布了一项名为改革能源愿景的新计划。作为该计划的一部分,他的政府正在通过一系列名为竞赛的纽约奖向全州的微电网项目拨款4000万美元。该计划由纽约州能源研究与发展管理局(NYSERDA)运行,其目的是资助该州从设计到安装的微电网。第一轮比赛已于去年结束,并为83个团体资助了可行性研究。“这基本上是将公共资金投入到今天建设微电网更困难的过程之一,即首先使其起步,”ILSR的研究员兼微电网报告的共同作者马特·格里姆利说(pdf)。
根据格里姆利和奥尔西尼的说法,最大的障碍之一是每个社区都有不同的需求,并为等式带来了不同的资产组合。例如,布鲁克林微电网选择了公园坡社区的一个街区,因为它拥有高密度的屋顶太阳能电池板。“一切都必须由社区的需求驱动,”格里姆利说。“因此,这种资金基本上只是将所有这些不同的社区供应商和公用事业公司都放在同一张桌子上。”
布鲁克林微电网目前未使用NYSERDA的奖励资金,但它将竞逐下一轮资金。与其他项目一样,现在的目标是让尽可能多的人加入。据奥尔西尼说,迄今为止,已有130多座建筑物(包括标志性的棕石房屋、公共住房大楼和学校,以及一家杂货店、加油站和消防站)签约成为布鲁克林微电网的一部分。
宏观视角
围绕美国微电网未来的最大问题之一是,当更大的电网正常工作时,如何在日常基础上从中获得财务价值。“对我来说,最大的障碍仍然是证明商业案例的合理性,”国家可再生能源实验室的工程师山姆·布斯说,他帮助包括奥尔西尼在内的团体部署微电网。“你将进行所有这些投资,这些投资将在不太可能发生风暴或恐怖袭击或其他事情时使你更具弹性。你如何利用你投入到这个微电网中的资产,并弄清楚如何在大部分电网都存在时使其产生价值?”
对于公园坡的居民来说,弹性实际上是次要的考虑。纽约州目前正在试验社区选择聚合的分配模式,这意味着布鲁克林微电网可能很快就会有法律选择在财务上脱离联合爱迪生。大多数布鲁克林微电网的业主注册时都认为,他们正在为社区生产自己的电力的未来奠定基础,任何利润都将留在当地,并被输回不断增长的可再生能源基础设施中。
为了为未来做好准备,奥尔西尼现在正在将布鲁克林微电网建立为一家公益公司(一家在环境责任方面受到高标准约束的公司),他打算将其作为一家合作社与其他居民共同拥有。社区将拥有添加到电网中的任何新的可再生能源,居民将有权决定如何使用这些资产。这就是为什么像住在玛莎街对面的鲍勃·索切利这样自己无法安装太阳能电池板的人也支持这个项目的原因。通过在布鲁克林微电网公益公司中持有股份,索切利将有权决定他的社区投资哪些能源,这将使他能够将他通常支付给联合爱迪生的钱重新投入到他的社区,以资助智能电表等节能基础设施。“这给了我一种参与的方式,”他说。
对于卡梅伦和她的邻居来说,控制社区资产的财务控制权是朝着摆脱化石燃料迈出的一步,这在他们的社区本身就是一种价值。她补充说,“我们正在努力做的一件事是挤出一点点社区控制的能源。”