自飓风艾尔玛摧毁波多黎各大部分老化的电网以来,已经过去了 68 天;自从飓风玛丽亚完成这项工作,导致近 340 万居民全部断电以来,已经过去了 54 天。该岛的国有公用事业公司、美国政府以及从其他公用事业公司借调来的工人正在安装新的电线杆、线路和配电线路,以取代被风暴吹走的那些。尽管已经取得了进展,但超过一半的波多黎各仍然在没有一些现代生活必需品的情况下苦苦挣扎,包括照明、制冷、空调和计算机网络接入。然而,如果不进行重大改进以创建一个更具弹性的电网,许多人都在质疑波多黎各如何在下次重大风暴来袭时避免类似的灾难。
美国联邦紧急事务管理局 (FEMA)、美国陆军工程兵团以及参与当前修复项目的其他机构的共识是,波多黎各现在以及长期以来都迫切需要对电网进行改造。上周三,在新闻发布会上,波多黎各电力局 (PREPA) 执行董事里卡多·拉莫斯表示,该公用事业公司已制定“转型计划”以改善服务。在新闻发布会后的 24 小时内,一条据称几天前修复的输电线路发生故障,导致圣胡安和其他几个城市再次陷入黑暗,直到随后几天才能再次恢复供电。
这就是波多黎各电力的本质,因为 PREPA 在努力维持其脆弱的电网在线的同时,承诺进行迄今未能实现的改进。2016 年 9 月为期三天的停电使电力公司之前升级该岛脆弱电网的努力脱轨。(pdf,西班牙语)拉莫斯的新计划缺乏具体细节,但包括两个关键组成部分:更好地在全岛范围内分配发电厂,以及实施微电网,这些微电网服务的客户较少,但可以在主电网故障时保持照明。
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为故障做计划
微电网是一个本地的、自给自足的发电机网络、存储设备(通常是电池)以及将电力输送到需要服务的住宅、企业和其他结构的设备。这种设置的一个关键好处是,它可以作为主电网的一部分运行,也可以自主运行。这些电网可以通过燃烧柴油的发电机或化石燃料和可再生能源(如太阳能和/或风能)的组合来供电。
以这种方式分配负载可以减轻对一个主要系统的依赖,该系统的故障可能会切断整个岛屿的电力。波多黎各需要分散在整个岛屿的微电网组合,以具有成本效益的方式提供电力,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 说。“微电网是波多黎各的一个很好的选择的另一个原因是,岛上有一些难以到达的地方,[PREPA] 说它永远无法在那里输送电力。”这些居民生活在主电网之外,并且主要依靠便携式发电机发电。
波多黎各的许多企业和旅游度假村也有自己的独立电源网络,以便在紧急情况下甚至在 PREPA 的正常停电期间运营。PREPA 的客户停电率是美国其他公用事业公司的四到五倍 (pdf)。桑蒂瓦涅斯说:“不过,主要问题是,居住在农村地区的人们没有钱来建造或管理自己的微电网”,因此政府必须介入提供帮助。
这些独立的系统还有其他缺点:“很多人都想成为主电网的一部分,因为电力质量要好得多,”美国公共电力协会工程服务高级副总裁 迈克·海兰 说,该协会是公用事业行业的贸易团体。“当涉及到电子产品和制造业企业时,这是一个大问题,在这些企业中,他们不能有瞬态尖峰或闪烁,这些尖峰或闪烁会导致电压突然变化,从而可能[损坏]或冻结他们的电子设备。”主电网的大规模能源生产使其能够平滑微电网无法平滑的电压突然变化。“我是微电网的忠实拥护者,但它们并不是许多人认为的救星,”他补充道。
PREPA 计划中提到的分布式发电承认该岛需要更多分布在整个岛屿的发电机,并且它们需要更靠近其消费者。PREPA 的许多大型发电厂都位于萨利纳斯、瓜亚尼利亚和岛屿南部海岸附近的城镇,那里的土地价格较低,而且 联邦石油提炼公司 曾经在那里运营一家大型(现已倒闭)炼油厂。然而,大多数人口居住在岛屿北部,与南部被多山的中央地区隔开。
南部地区需要大量设施的时代已经过去了几十年,“波多黎各州长有兴趣将发电机组安置在更靠近他们支持的人口的地方,”陆军工程兵团民事和应急行动副指挥官唐纳德·杰克逊少将在 10 月 31 日的美国参议院国土安全和政府事务委员会听证会上作证说。“这将消除目前岛上所需的长输电线路。[美国能源部] 正在研究这个问题。”
桑蒂瓦涅斯认为,这一举措早就应该采取了。“将电力从岛屿南部输送到北部一直是一项徒劳无功的事情,”他说。风暴已经过去两个多月了,“大多数人仍然没有电。”
除了更好地在全岛范围内分配发电厂外,更多地使用地下电缆可以使电力公司能够向客户输送电力,而无需担心被飓风刮倒的电线杆和线路。这种方法在波多黎各首都圣胡安的部分地区一直有效——尽管电缆可能容易受到洪水破坏。地下电缆的局限性包括成本高昂——是地上线路和电线杆的 10 倍——以及该岛多山的地形。海兰说,地下电力电缆的制造也比架空电线需要更多的时间和金钱。他还补充说,因为它们是看不见的,所以很难知道它们何时被损坏。尽管如此,海兰承认,在岛屿的特定地区考虑未来的地下线路是有道理的。
另一种方法是用来自太阳能和风力发电场的电力来补充更多电网的柴油发电机,尽管桑蒂瓦涅斯说,这种电力来源太不稳定,无法取代化石燃料电网。桑蒂瓦涅斯补充说,太阳能电池板等可再生能源对于一栋房屋或一组房屋来说是不错的选择(如果他们能够负担得起),但对于整个岛屿来说则不然。“我怀疑,如果再次发生 5 级飓风,那些太阳能电池板尤其会被风吹走,”他说。

2017 年 10 月 2 日,在波多黎各胡马考,飓风玛丽亚过后,太阳能电池板碎片散落在太阳能电池板田地中。图片来源:里卡多·阿杜恩戈 盖蒂图片
繁文缛节
然而,这些升级都不会很快发生,因为 FEMA 不允许资助它们。1988 年的《斯塔福德灾难救济和紧急援助法案》授权政府机构仅将公用事业服务恢复到灾前状态。此外,PREPA 没有资金支付升级费用。FEMA 管理员布罗克·朗在 10 月 31 日的参议院委员会听证会上作证说:“美国陆军工程兵团正在努力将电网重建到美国规范标准。”“通常,我们必须恢复到灾前状态,但这显然不是最佳状态,也不是我建议[波多黎各] 采取的方式。我们不想再次陷入这种境地。”
朗补充说,即使 4 级或 5 级风暴(如艾尔玛或玛丽亚)会击倒任何地上电线,即使它们连接到新安装的电线杆上。“之后需要进行的讨论是:我们如何建设一个具有弹性的电网?”朗告诉委员会。“这将需要比《斯塔福德法案》赋予我和 FEMA 的权力大得多的权力。”朗表示,该机构需要国会提供额外的法律授权,才能为任何额外的改进提供资金。
PREPA 在 5 月份的破产进一步使波多黎各改善电网弹性的努力复杂化。这家政府所有的电力机构负责约 90 亿美元的岛屿 730 亿美元债务。波多黎各于 1941 年成立 PREPA,成为该岛当时 150 万客户的唯一电力供应商。朗作证说,该公司发电厂的平均使用年限目前已超过 40 年,他补充说,“在全球范围内,发电厂的平均使用年限为 18 年。”
PREPA 最近因授予几份大合同而成为头条新闻,这些合同本可以花费 FEMA 的大量资金,显然没有获得该机构的批准。第一份是与一家位于蒙大拿州的两人工公司 Whitefish Energy 达成的 3 亿美元交易,该交易此后被取消,目前正在接受调查。仅仅几天后,PREPA 又授予 第二份有问题的合同 给 Cobra Acquisitions 付款,Cobra Acquisitions 是总部位于俄克拉荷马城的大型能源公司 Mammoth Energy 的子公司,金额为 2 亿美元,尽管这家小公司在灾后恢复方面经验不足。此后,这家电力公司转向纽约州和佛罗里达州的公用事业公司,FEMA 将帮助支付这些公司的服务费用。纽约州的公共和私营公用事业公司 已经承诺派遣 350 名公用事业人员和 220 辆车辆,后续还将有更多人员和车辆。
最终,对波多黎各电网的重大改进将不得不等到 PREPA 及其合作伙伴修复飓风对现有基础设施造成的破坏之后。“试图在进行重大变革的同时启动和运行电力不一定可行,”史蒂夫·豪泽 说,他是 GridWise 联盟 的首席执行官,该联盟是一个游说组织,致力于推动美国政府投资升级该国的电网。豪泽曾任能源部 国家可再生能源实验室 的电网集成副总裁,他补充说,“如果你想用现代设计重建它,可能需要数年而不是数周。”
毫不奇怪,FEMA 资金的限制让波多黎各人感到不满,他们中的许多人面临着艰难的选择:要么在至少再经历几周的停电中生活,要么撤离到大陆。PREPA 计划到 11 月中旬使其 50% 的电网上线,到 12 月中旬几乎全部上线。然而,其他估计表明,该岛一些农村地区最早也要到春季才能通电。