经过九个月、耗资38亿美元的努力,美国历史上持续时间最长的停电已经结束,波多黎各大部分地区已恢复供电。 然而不幸的是,今年的大西洋飓风季正在进行中,而且仍然脆弱的电网不太可能在下一次重大风暴来袭时表现得更好。
当波多黎各政府和国有公用事业公司考虑在未来十年内对电网的发电、输电和配电系统进行重大重新设计的方案时,许多居民认为,由可再生能源供电的社区微电网是他们在不久的将来应对风暴的最佳选择。
飓风艾尔玛和玛丽亚让波多黎各人认识到能源自给自足的重要性。去年九月,风暴席卷该岛,摧毁了一个因多年忽视而变得特别脆弱的电网。 一些忽视是波多黎各巨额债务造成的,这阻碍了设备维护和升级。 为了设法摆脱其财务困境,其政府于6月20日通过了一项法律,允许私营公司拥有和运营岛上的发电站。 波多黎各州长里卡多·罗塞略声称,此举将改善服务并促进可再生能源和微电网的使用。 波多黎各电力局 (PREPA) (PREPA)——对该岛$720亿美元公共债务中的 90 亿美元负责——将继续拥有输配电网络,尽管这可能在不久的将来也被私有化。
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波多黎各能源委员会也在5 月份朝着实现岛屿范围内的能源独立迈出了重要一步,当时它通过了一项法规 (pdf),允许家庭和小型企业建设微电网,即使主电网停止工作,微电网也能供电。 现在,住宅和住宅楼宇可以安装太阳能电池板来收集能量,安装电池来存储能量,并在必要时与邻居共享电力。 波多黎各大学马亚圭斯分校的电气工程教授阿古斯丁·伊里扎里·里维拉说:“在该法律出台之前,微电网不被认为是合法获取能源的方式。”
微观管理岛屿能源
过去几年,岛上居民已经开始安装太阳能电池板和电池,以应对电网的不可靠性。 另一位波多黎各大学马亚圭斯分校的电气工程教授马塞尔·卡斯特罗·西提里奇说:“飓风玛丽亚真的让我们思考了生存和过上美好生活的基本要素。” 据卡斯特罗·西提里奇称,许多家庭依靠 2 千瓦 (kW) 的发电量和约 10 千瓦时 (kWh) 的电池储能就能很好地生存。 这足以驱动一台小型冰箱和必要的医疗设备,每天使用一次洗衣机(假设有水),并保持手机充电。 他补充说,能够完成所有这些功能的设备至少需要六块屋顶太阳能电池板,成本约为 7,000 美元。
鉴于波多黎各的平均年收入低于 20,000 美元,“政府必须为家庭提供一种通过合作社、银行或其他金融机构为设备融资的方式,”卡斯特罗·西提里奇说。 在获得良好的融资形式之前,一个现实的目标可能是社区中五分之一的房屋拥有太阳能电池板和电池。 至少这将允许居民集中资金来冷藏药品和运行医疗设备——这种安排很可能减少了艾尔玛和玛丽亚之后的几个月内与风暴相关的死亡人数,他说。
总部位于阿洪塔斯(圣胡安首都西南约 120 公里处的一个山区小镇)的卡萨普韦布洛环保监督组织,让我们得以一窥基于微电网的自给自足的可能面貌。 该组织已对 10 户住宅进行了光伏电池板改造。 自飓风玛丽亚以来,卡萨普韦布洛成员还向需要温控药物的人们分发了54 台小型太阳能冰箱。 密歇根大学格雷厄姆可持续发展研究所于 5 月表彰了该监督组织的工作,授予 20 万美元用于与卡萨普韦布洛的联合可持续发展研究项目。 该项目除其他外,将设计和建造四个微电网,这些微电网的电力来自生物质气化(使用食物垃圾)和太阳能的组合。 密歇根大学环境与可持续发展教授伊维特·佩尔费克托说:“气化装置的主要目的是补充卡萨普韦布洛已经建立的一些太阳能电池板,以提供有限的电力。”她领导的项目还涉及几位波多黎各大学的研究人员。 “未来还会有更多飓风。 你必须建立一个有弹性的系统。”
随着越来越多的社区开始合作安装可再生能源设备,伊里扎里·里维拉表示,他和他的波多黎各大学同事一直在举办研讨会,培训当地电工安装太阳能电池板和电池。 伊里扎里·里维拉说:“我们收到了很多人的请求,他们想要获得更多关于安装自己的太阳能电池板的信息,而且他们提出的问题非常具体,这表明他们非常认真地想要使用这项技术。”他于 2009 年首次在自己家中安装了太阳能电池板,此后又增加了电池存储。
电网升级
波多黎各图拉沃大学工业管理工程学教授何塞·安东尼奥·桑蒂瓦涅斯表示,无论有多少居民采用微电网和其他可再生能源系统,波多黎各的制造公司始终需要主电网,因为他们无法承受间歇性电力供应。 制造业——尤其是药品和医疗器械的制造——是当地经济的最大贡献者之一。
大多数主要的制造工厂都位于该岛的东北部,但电网的大部分发电能力都在南部——该地区极易受到飓风侵袭 (pdf)。 连接这些区域的输电线路穿越山区地形和茂密的植被,容易遭受强风和暴雨。 很少有线路被设计为能够承受 4 级飓风(玛丽亚是 5 级),而且美国联邦紧急事务管理局 (FEMA) 资助的维修工作依法仅限于将电网恢复到风暴前的状态。 修复后的电网的弹性已经引起了人们的质疑——它在仅四月份就经历了两次重大停电。
几个研究小组正在研究智能电网软件如何帮助 PREPA。智能电网软件使公用事业公司能够根据客户的能源需求动态调整发电、输电和配电。 该软件还将使 PREPA 能够远程诊断电网问题,在能源市场上竞标价格并预测能源消耗。 纽约州智能电网联盟正在与 PREPA 和位于亚特兰大的软件初创公司 ProsumerGrid 合作开发一个程序,该程序可以模拟分布在整个岛屿的发电系统如何与社区微电网以及使用太阳能电池板自行发电的个户共享主电网。 ProsumerGrid 由美国能源部高级研究计划署能源部 (ARPA–E) 资助。
私有化
PREPA 是波多黎各唯一的电力服务提供商,目前拥有六个化石燃料和七个水力发电站,这些发电站提供了该岛的大部分电力。 在接下来的几个月里,立法者将决定能源委员会如何出售这些资产。 一些人认为私有化是摆脱石油、天然气和煤炭的一种方式——这些能源占发电量的 98%。 政府表示,其目标是最终从可再生能源中获得该岛30%的能源。 桑蒂瓦涅斯说,州长的私有化决定“将波多黎各引向了建设现代化、有弹性的电网的正确方向”。 “如果该岛像以前一样重建电网,那么住在这里的人们可以预期在服务、维护和风暴恢复方面获得相同的结果。”
然而,其他人质疑私有化发电是否会像承诺的那样改善服务。 伊里扎里·里维拉说:“仅仅将责任移交给私营部门并不意味着服务本身就会得到改善。” “波多黎各希望将电力服务的责任出售给私营公司,但政府没有监管电力服务提供商的经验,他们也没有加强监管的意愿。” 另一个担忧是私有化将对居民的电费产生的影响。 波多黎各的化石燃料能源成本约为住宅用户每千瓦时 24 美分——大约是美国家庭支付的两倍。 他说:“未来波多黎各的家庭没有理由使用石油、天然气或煤炭,尤其是当这里太阳能电池板和电池的成本正接近与化石燃料的电网平价时。” 买断电网部分资产的公司是否会有相同的感受并提供更多来自可再生能源的能源,这还有待观察。
飓风季节是波多黎各自 1941 年 PREPA 成立以来计划对其电网进行最大规模改造的少数几个不变因素之一。 幸运的是,最新的预测预测,今年将不如往年活跃,预计只有一次 3 级或更高级别的主要飓风——对于一个在经历了数月的黑暗之后正在考虑其能源选择的 330 万人口的岛屿来说,这是一个值得欢迎的喘息机会。