在超级风暴桑迪过后,当曼哈顿下城大部分地区一片漆黑时,纽约大学的华盛顿广场校区像夜空中的灯塔一样闪耀。
纽约大学可持续发展、能源和技术服务助理副总裁约翰·布拉德利说:“整个社区都黑了——所有地方。然后就只有我们这里亮着。”“这真的有点超现实。”
在桑迪袭击后,由于预防性停电和严重洪水摧毁了东村的一个发电站,曼哈顿 36 街以下的区域都断电了。但纽约大学校园内的主要建筑仍然亮着灯,这要归功于一个自给自足的微电网系统,该系统旨在独立于联合爱迪生公司 (Consolidated Edison Inc.) 的主电网网络分配电力。
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一个 13.4 兆瓦的热电联产 (CHP) 电厂——由安装在 Mercer 街下方的两个巨型天然气涡轮机组成——为大学的 26 座电力连接建筑供电。它还通过利用原本会释放到大气中的废热,为多达 40 座建筑物提供冷热水。高效的 CHP 设施产生的温室气体排放量比它取代的燃油发电厂减少 30%。
为了应对去年 10 月 30 日登陆的超级风暴桑迪,美国各级政府领导人已将像纽约大学这样的微电网确定为提高美国东海岸能源弹性的关键组成部分。飓风桑迪重建工作组最近发布的一份联邦报告指出,微电网系统是减轻气候变化引发的灾害广泛影响的一种手段。
虽然没有微电网的官方定义,但它们通常被认为是配备有现场发电的独立电网系统,例如热电联产电厂或风能或太阳能等可再生资源。作为独立的实体,即使发生大规模停电,微电网也可以继续运行——在纽约大学的案例中,可以保障学生安全并为研究项目供电。
高压事业
根据 Navigant Research 的数据,到 2020 年,北美将以近 6 吉瓦的容量领跑微电网市场,这相当于六个大型核电站。
许多项目已经在进行中。上个月,美国能源部宣布将与新泽西州、新泽西州交通局 (NJ Transit) 和新泽西州公共事业委员会合作,建设一个微电网,为纽瓦克、泽西市和霍博肯之间的交通系统以及关键站点和维护设施供电。
克里斯·克里斯蒂州长 (R) 在发布会上表示:“这种首创的电力微电网将在风暴期间提供高度可靠的电力,并帮助我们的公共交通系统在自然灾害时期保持运行,这不仅对我们的经济至关重要,而且对紧急情况和疏散相关活动也至关重要。”
康涅狄格州是第一个启动微电网计划的州,于 7 月份向全州九个微电网项目拨款 1800 万美元。丹内尔·马洛伊州长 (D) 计划在未来两年内再投入 3000 万美元用于额外的微电网站点。
纽约州州长安德鲁·库莫 (D) 发起的莫兰委员会也表示支持在桑迪之后建立战略性微电网系统。在纽约市市长迈克尔·布隆伯格关于桑迪的重建和复原特别倡议事后报告中,市长明确呼吁公共和私人合作伙伴扩大分布式发电系统和微电网的规模,目标是到 2030 年达到 800 兆瓦的装机容量。
纽约州智能电网联盟 (NYSSGC) 是一个公私合作伙伴关系,正在帮助协调公用事业公司、技术提供商、政策制定者和大学在纽约市和纽约州北部各地实施微电网系统。NYSSGC 执行董事詹姆斯·加拉格尔赞扬了市长在日益频繁和强烈的极端天气事件面前,专注于电网现代化的做法。他说,在上个世纪,纽约电网系统遭受的四次最严重事件中有三次发生在过去两年。
加拉格尔在 6 月份的纽约能源周上强调,在桑迪过后,迫切需要建设一个更强大的电网,同时在该地区推进创新的微电网技术。
他说:“该联盟正在与其公用事业成员合作,在纽约市和纽约州北部建立微电网项目。”“这些以行动为导向的项目将展示电力技术方面取得的进展,最重要的是,它们将向客户展示切实的利益,以及智能电网和未来公用事业对他们来说真正意味着什么。纽约应该并将会发挥领导作用,并有望被公认为美国电力研究领域的创新中心。”
适应,而非减缓
在桑迪的刺激下,纽约州能源研究与开发管理局 (NYSERDA) 正在进行为期一年的研究,研究微电网在提供关键任务备用发电方面的作用。NYSERDA 研究主管马克·托尔佩表示,NYSERDA 设想的微电网不一定全年发电,而只会在长时间停电时才上线。
托尔佩说,该州小组还将评估各种能源技术,从热电联产电厂到柴油发电机再到可再生能源。他补充说,尽管太阳能和风能等低碳能源具有减缓气候变化的益处,但这些发电厂可能太昂贵或太大,无法在纽约市及其周边地区安装。
他说:“我不想给人留下这样的印象,即微电网本身具有显着潜力来提供显着的[气候]减缓;这不是它们的主要目的。它更多的是在适应方面。”
上个月,NYSERDA 还结束了一项价值 1000 万美元的招标,以支持旨在提高纽约州电力输送系统可靠性和效率的研究和工程研究。
联合爱迪生公司提交了一份提案,计划在纽约州科特兰特建立一个示范微电网项目,该项目受到了超级风暴桑迪的严重袭击。
联合爱迪生公司研发主管特洛伊·德弗里斯说:“安全可靠地运行电网是我们的专长,我们希望参与这项实施工作。”
他补充说:“除此之外,我们认为这是一个改造电网的机会。”“电网的下一阶段可能会是更具互动性的关系,而不仅仅是单向馈送,无论是能源传输还是通信传输,控制可能都会是双向的,并且是很多不同的方向。”
NYSSGC 还在与国家电网公司 (National Grid) 合作,以确定该州西部以及纽约州波茨坦的克拉克森大学 (Clarkson University) 的潜在微电网项目。
不断电的成本和回报
能源咨询公司 SourceOne Inc. 的开发主管路易斯·舍恩表示,具有分布式发电系统的独立微电网安装成本非常高昂,且在后勤方面具有挑战性。但评估微电网提供的直接和间接效益可能会使其成为一个有吸引力的商业案例。
舍恩说,除了造成的停电和物理损坏外,桑迪还造成了估计 57 亿美元的经济生产力损失。运营微电网可以减轻这种负担。他补充说,城市和州可能不希望因未能加强电力系统而面临失去未来收入的风险。
他说:“如果你在一个电力供应不稳定且不可靠的地方,那么你就不适合做生意。”“如果你在像纽约这样的地方,你无法依赖你的电网,你就会搬到新泽西州。”
舍恩说,经济效益也因地点而异。在纽约,电价是全美最高的地区之一,热电联产微电网系统的投资回收期可能为六到七年。
但随着首批微电网系统上线,人们开始关注公平定价相关的问题。自给自足的微电网通过表面上抢走公用事业公司的一个客户,从而破坏了公用事业公司的传统经济模式。但与此同时,如果微电网发生故障,公用事业公司有责任为其容量提供备用。
联合爱迪生公司的德弗里斯说:“如果我是一个客户,我有一栋大楼或者像纽约大学这样的校园,我有一个微电网,我的微电网可以自我维持,这对我来说当然很好,但是当我的电力离线时,我期望发生什么?我期望公用事业公司在那里为我提供备用。这种情况可能发生在最糟糕的一天,一年中最热的一天,这意味着需要进行大量昂贵的基础设施升级。”“要求所有其他客户为此付费是不太合适的。”
佩斯大学能源与气候中心副主任托马斯·布尔乔亚表示,但同样重要的是要确保备用电力的公用事业费率对微电网客户是公平合理的。公用事业公司可能会试图向微电网用户收取过高的备用电力费用,以弥补因失去他们作为普通客户而造成的损失。公用事业费率还需要反映微电网可以通过减少拥堵电网系统的需求而带来的好处,例如在纽约市高峰时段出现能源紧缺的情况。
布尔乔亚说,微电网的最佳选址很可能是在公用事业公司利益与终端用户利益以及在像超级风暴桑迪这样的灾难性事件中保持电力流通的社会需求相结合的地方。
他补充说:“我认为我们需要开始检验和测试这些系统。”“我认为我们已经过了纸上谈兵和制定路线图的阶段。”
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