哈维、艾玛飓风连续侵袭,美国再度深思分布式能源发展

作者: | 发布日期: 2017 年 09 月 14 日 10:55 | 分类: 产业资讯

每当天灾过后,能源安全的议题就会再度受到重视,2012 年时珊迪飓风侵袭美东,造成纽约等地大断电,当时分布式能源的各种技术还在实验阶段,成本较高,本来不受重视,只在学校进行小型学术性试验,但当珊迪来袭,纽约一片黑暗,纽约大学校区因设置热电共生分布式能源系统,有电、有灯光、有暖气、有热水,成为灾区中的救难绿洲,其他如纽泽西州普林斯顿大学校区、康乃迪克州的南温莎(South Windsor)高中,也扮演相同角色。

5 年过后,相关技术成本已大为下降,然而分布式能源发展仍侷限于特殊应用,如偏远地区等尚未能完全普及。哈维飓风侵袭,再度提醒世人集中式电网对应巨灾的脆弱性,以及分布式能源的重要。台湾许多人对分布式能源完全没有认知,经常误以为把电网切八段叫分散,或误以为只有分布式太阳能才是分布式能源,事实上,分布式能源的领域非常广,从最传统的备援柴油发电机,到最高阶的微电网系统,都是分布式能源的一环。

哈维飓风摧毁了输配电设施,造成超过20 万户断电,而大水造成电力公司根本无法前往抢修,于是大多数没有备援电力的用户,就这样被遗落在黑暗中。德州大多数居民具有分布式备援电力资源,多半还是传统在车库里的柴油发电机,这些柴油发电机尽管污染大,也不是什么最新科技,但是能让冰箱有电,食物不会腐坏,也能让重要的商家开店运营,以及维持医院运作。

家中没电或许只是不方便,商家没电可能只是少赚点钱,但对大型机构来说,备援电力准备是否充分至关重要。医院仰赖备援电力保住病人性命,珊迪飓风时,纽约就发生医院备援柴油发电机故障,导致病患得在风雨中转院的惨剧。在德州,此次哈维飓风也让多家医院发现备援电力失效,导致16 家医院关闭、1,000 多名病患得在风雨中转院。

此外,哈维飓风还吹垮了化学工厂。2004 年由道达尔(Total)重整时独立而成的阿科玛(Arkema)化学,其在德州克劳斯贝的化学工厂,受到哈维飓风侵袭,不仅打断电网供电,也淹没柴油发电机,造成两组备援电力系统失效,过氧化物冷冻储槽断电,阿科玛员工连忙把过氧化物转移到柴油发动的冷冻柜拖车上,但其中8 辆也发生故障,员工只好紧急撤离,过氧化物升温后分解,产生有毒烟雾,最后着火爆炸,消防单位疏散方圆1.5 英里范围。爆炸后散发的毒雾让许多警消人员都因为呼吸道刺激而送医。

相对的,在哈维飓风巨灾中,休士顿的德州医学中心(Texas Medical Center )却是有备无患。2001 年时,飓风艾利森来袭,造成德州医学中心损失20 亿美元,在这次惨痛教训后,院方痛定思痛,斥资5,000 万美元,建立一系列防水门,以阻挡可能的洪水;此外,也找来热电共生系统商热能(Thermal Energy)安装热电共生系统。当哈维飓风来袭,德州医学中心安然继续运营,确保所有病人的安全。

德州H-E-B 连锁超市也获益于及早引进分布式能源系统。H-E-B 连锁超市与微电网服务商迷岩(Enchanted Rock)合作,以每月付固定服务费用的方式,让迷岩为大休士顿地区63 家店面安装、维护、运营燃气发电微电网系统。在平时,这套系统主要是用来在尖峰时间减少使用高价用电,或是甚至可逆向售电给德州独立电网ERCOT,这套系统也设计了“孤岛模式”,也就是当德州电网断电时,可以做为独立的微电网运作。当哈维飓风侵袭导致大断电时,18 家H-E-B 连锁超市进入孤岛模式后,可从不受狂风与水灾影响的地下天然气管线取用天然气,成功自我供电,而能持续运营。

可从防灾的能源安全角度出发

分布式燃气发电不仅成本低于柴油发电,也更可靠,让天然气成为取代传统柴油发电机的选项。迷岩的燃气发电微电网系统目前总安装容量已经达130 百万瓦(megawatt),并且无需补贴就有市场经济效益。

德州也有结合太阳能、能源储存、建筑能源管控系统的较复杂微电网。达拉斯电力公司安可(Oncor)就建立了一个示范微电网,此外,美国能源部也出资,挹注德州理工大学成立的可再生能源产学平台奈尔集团(Group NIRE),建立物联网能源管控系统,控制电池、电动车、空调设备、电热水器、LED 照明等100 项设备,以达成稳定管理微电网的目标,不过这两个计划都未受哈维飓风侵袭的考验。

佛罗里达州的主要电力公司之一,佛罗里达电力照明公司(Florida Power & Light)在2005 年威玛飓风侵袭造成350 万人断电之后,自2006 年起,投注30 亿美元升级既有电网,提高对天灾的防备能力,包括将木柱电线杆改为混凝土、在变电所安装洪水监测装置,以保护低洼地区的变电装置,也安装智慧电表,以便一旦电力网络受损时能立即察觉并尝试绕过受损地区。

但是哈维飓风之后,紧接着艾玛飓风来袭,佛罗里达州仍有900 万人断电,相当于4 成居民,乔治亚州与南卡罗来纳州也有100 万人断电,另外杜克能源所属区域也有100 万人断电。在艾玛飓风的强风侵袭下,连混凝土电线杆也应声折断,地下设施在飓风带来暴潮下淹没,大量设施损毁无法修复,必须重建,导致需要数周时间才能复电。

佛罗里达电力照明公司认为已经打造全美最强化、最智慧的电网,但仍然无法抵抗艾玛飓风,这再度提醒世人集中式电网面对天灾的脆弱性。当前的集中式电网,任何输配节点受损,就会造成后续区域或完全断电,这样的弱点,想要靠电网能全面升级加强至“金刚不坏”来弥补,由佛州经验可知,既旷日废时、效果不彰,经济上也不切实际。

分布式能源发展的第一步,并非立即取代现有的集中式电网,而是补其不足,既然无法把集中式大电网所有环节都打造得固若金汤,那就先从备援的思考角度补强。重要设施,小自红绿灯,大到医院、重要工厂,都必须建立自有的分布式能源,以因应一旦天灾人祸,不会因为缺电而酿成更大灾害。民生方面,住宅或社区有一定分布式能源备援能力,虽然可能不足以吹冷气,但至少冰箱有电,食物不会腐坏,抽水机有电,保持水塔有水,就能安然度过灾情。

继珊迪台风之后,此次哈维、艾玛飓风连续来袭,引起美国又一波分布式能源思考,纽泽西州公共事务委员会(New Jersey Board of Public Utilities)近来批准城中市区对微电网应用的研究,就表示珊迪飓风、哈维飓风的灾情,提醒人们需要更多准备,需要打造先进微电网以因应下次灾情。随着极端气候现象越来越显著,分布式能源的概念,可望先从防灾的能源安全角度出发,打下第一个利基市场。

(合作媒体:科技新报。图片出处:public domain CC0)

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