舊金山發(fā)展微電網(wǎng)應(yīng)對(duì)地震威脅

2015年3月下旬，落基山研究所主辦了第二屆年度eLabAccelerator研討會(huì)。該會(huì)議被視為電力行業(yè)的創(chuàng)新訓(xùn)練營(yíng)，在為期4天的密集會(huì)議中，來自全美各地的12支團(tuán)隊(duì)(從新墨西哥到阿拉斯加，再?gòu)募永Ｄ醽喌叫聺晌?探討了新商業(yè)模式、能源創(chuàng)新區(qū)域以及新型客戶解決方案等議題。這些團(tuán)隊(duì)與落基山研究所、ReosPartners公司以及眾多專家一起，通過各自努力取得了豐碩成果。本文就介紹其中一個(gè)故事。

Oct13,2015    ByLaurieGuevara-Stone

美國(guó)地質(zhì)勘探局(UnitedStatesGeologicalSurvey)在2008年曾報(bào)告，加利福尼亞州在接下來30年里發(fā)生一次6.7級(jí)或以上級(jí)別地震的可能性為99%。就在2014年，舊金山港灣地區(qū)就發(fā)生過一次6.0級(jí)地震，造成該地區(qū)大面積停電，受影響人數(shù)超過4萬人。這是自1979年以來灣區(qū)發(fā)生的第四次6級(jí)或以上地震，這次地震造成一場(chǎng)世界職業(yè)棒球大賽中斷，140萬人受斷電影響。舊金山市已經(jīng)別無選擇，他們正在發(fā)展微電網(wǎng)(也稱作微網(wǎng))為(下一次)大地震做準(zhǔn)備。

舊金山環(huán)境部能源與氣候項(xiàng)目經(jīng)理CalBroomhead表示：“舊金山整個(gè)西部地區(qū)都建在沙地上。一旦發(fā)生一次強(qiáng)地震，天然氣管道設(shè)施就會(huì)被摧毀，我們會(huì)面臨大面積停電的危險(xiǎn)。”如果輸氣管道設(shè)施被毀，會(huì)切斷中心燃?xì)怆姀S的天然氣供應(yīng)，并影響到分布式燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的使用。舊金山市希望找到一種分布式且不依靠燃燒柴油的備用電源解決方案。

2015年，舊金山市得到了美國(guó)能源部太陽(yáng)能市場(chǎng)發(fā)展路徑計(jì)劃的贊助，將太陽(yáng)能和儲(chǔ)能技術(shù)納入該市應(yīng)急計(jì)劃中。當(dāng)?shù)仉娏?yīng)商太平洋燃?xì)怆姎夤?PG&E)，這是加利福尼亞州四家主要私營(yíng)電力公司之一，也參與了該計(jì)劃。太平洋燃?xì)怆姎夤痉?wù)分析部主管DavidRubin對(duì)落基山研究所表示：“他們的提議與我們的想法不謀而合。我們可以依靠清潔能源和儲(chǔ)能技術(shù)，在斷電時(shí)為關(guān)鍵設(shè)施提供應(yīng)急電力供應(yīng)。”該計(jì)劃的目標(biāo)就是讓我們的建筑得到更安全的電力供應(yīng)，在面對(duì)自然災(zāi)害(如地震)時(shí)仍能夠繼續(xù)為居民提供服務(wù)。

該項(xiàng)目由舊金山環(huán)境部主導(dǎo)，工程公司Arup作為主要承包商，凱爾特人能源和Strategen咨詢公司提供技術(shù)支持和專家意見。在為美國(guó)能源部撰寫項(xiàng)目企劃時(shí)，Broomhead想到，參加落基山研究所的eLabAccelerator研討會(huì)將會(huì)對(duì)項(xiàng)目很有幫助。因此，Broomhead和來自太平洋燃?xì)怆姎夤镜腞ubin，來自Arup的RussellCarr以及來自凱爾特人能源公司的ChrisLotspeich一同參加了研討會(huì)，探討為舊金山乃至全美國(guó)提供一種太陽(yáng)能和儲(chǔ)能技術(shù)保障電力供應(yīng)的方式。

現(xiàn)實(shí)情景

在研討會(huì)上，該團(tuán)隊(duì)研究了在舊金山市不同地區(qū)可能發(fā)生的12種不同情景。他們選擇了其中之一進(jìn)行了細(xì)致分析，以此作為微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。該情景就是遭受地震災(zāi)害的唐人街。雖然舊金山對(duì)許多重點(diǎn)設(shè)施都進(jìn)行過地震預(yù)防改造，但地震時(shí)輸氣和輸電管道還是會(huì)被同時(shí)切斷，這種情況有可能會(huì)持續(xù)3天以上。更糟糕的是，事件發(fā)生在11月份，此時(shí)舊金山地區(qū)天氣以陰天為主。那么，這座城市要如何通過太陽(yáng)能和儲(chǔ)能技術(shù)提供緊急情況下的能源供應(yīng)?

在了解關(guān)鍵問題和所需的不同標(biāo)準(zhǔn)后，研討團(tuán)隊(duì)為技術(shù)設(shè)計(jì)過程制作了一幅決策圖表，并以消防站為例對(duì)該設(shè)計(jì)過程進(jìn)行測(cè)試。決策圖表提出了關(guān)于電網(wǎng)負(fù)載的具體問題，以及能夠通過現(xiàn)場(chǎng)或離場(chǎng)太陽(yáng)能加儲(chǔ)能技術(shù)是否足以滿足電力需求，然后判斷微電網(wǎng)或設(shè)備規(guī)模系統(tǒng)(無論是否使用柴油發(fā)電機(jī))能否可以成為最佳解決方案。此外，團(tuán)隊(duì)還針對(duì)三種微電網(wǎng)配置設(shè)計(jì)了方案，分別考慮不同利益相關(guān)方(消費(fèi)者、太平洋燃?xì)怆姎夤净蚺f金山公共事業(yè)委員會(huì))擁有微電網(wǎng)時(shí)的不同情況。團(tuán)隊(duì)還研究了一系列方案，將既有的私人光伏系統(tǒng)納入到災(zāi)后能源供應(yīng)服務(wù)體系中。不過，團(tuán)隊(duì)在研討會(huì)中學(xué)到最重要的知識(shí)并非技術(shù)細(xì)節(jié)，還有更重要的議題。

全局觀念

落基山研究所項(xiàng)目經(jīng)理KobenCalhoun是eLabAccelerator團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)人，他表示，研討會(huì)幫助這個(gè)團(tuán)隊(duì)以更全面的視角看待整個(gè)問題，了解哪些是最重要的事情。Calhoun說：“最重要的事情并非技術(shù)細(xì)節(jié)，而是諸如社區(qū)實(shí)際需求、財(cái)務(wù)問題、管理和所有權(quán)等問題，這些才真正決定解決方案的設(shè)計(jì)走向。”自參加研討會(huì)以后，舊金山環(huán)境部還組織了多次交流，討論至今仍在繼續(xù)。他們與其它利益相關(guān)方一起努力解決財(cái)務(wù)和管理問題，例如如何籌集資金，誰(shuí)將擁有網(wǎng)內(nèi)資產(chǎn)等。

在研討會(huì)上，該團(tuán)隊(duì)還得以與其它面臨類似問題的其他團(tuán)隊(duì)一起分享經(jīng)驗(yàn)。Broomhead說：“參加研討會(huì)最棒的一點(diǎn)就是能夠認(rèn)識(shí)來自Ketchum及Hoboken的團(tuán)隊(duì)。我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)從其他人那里學(xué)到了許多知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。”

現(xiàn)在一些非技術(shù)問題已經(jīng)得到解決，接下來的工作將是現(xiàn)場(chǎng)考察、劃定微電網(wǎng)區(qū)域范圍，并與太平洋燃?xì)怆姎夤竞推渌献髡邆冄芯考夹g(shù)細(xì)節(jié)。

思維模式的改變

大家都認(rèn)為，eLabAccelerator研討會(huì)最具價(jià)值的地方在于將所有來自不同領(lǐng)域的專家聚集在一起，為了相似的目標(biāo)而努力。太平洋燃?xì)怆姎夤镜腞ubin說：“舊金山市主動(dòng)找到我們并視我們?yōu)楹献骰锇?，我們非常感激。這個(gè)項(xiàng)目也提出了我們公司非常重視的兩點(diǎn)：清潔能源和能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。當(dāng)自然災(zāi)害來臨時(shí)，我們希望能與我們的社區(qū)和客戶一起渡過難關(guān)。”

舊金山市的這一項(xiàng)目意義不僅是在災(zāi)難時(shí)刻保持微電網(wǎng)的能源服務(wù)。“我們的目標(biāo)是超越城市的界限，”Calhoun說道，“這座城市希望創(chuàng)造一種可以被其他相鄰城市所效仿的模式，并設(shè)計(jì)出具體規(guī)劃，讓這個(gè)國(guó)家的其它城市都能夠?qū)崿F(xiàn)類似的改進(jìn)。”

舊金山環(huán)保部的Broomhead表示：“我們的計(jì)劃不僅對(duì)應(yīng)急預(yù)案很重要，對(duì)電網(wǎng)和未來能源體系也非常重要。最初，我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)可再生能源系統(tǒng)的目的是提供緊急備用能源，而當(dāng)人們看到我們可以不必再使用柴油發(fā)電機(jī)時(shí)，大家的想法開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。這表明利用可再生能源為建筑物供能不僅有利于環(huán)境，更是一種明智和可靠的選擇。”