“毀滅性”颶風過后的思考：建立“微電網(wǎng)+分布式”的彈性可再生能源電力系統(tǒng)

2018-03-19 17:29:29 落基山研究所　點擊量：968 評論 (0)

2017年9月，毀滅性的颶風伊瑪席卷了加勒比地區(qū)。在高達185英里每小時的風速下，建筑物嚴重損毀，樹木與電線東倒西歪，卡車被掀翻，而船舶像

2017年9月，毀滅性的颶風伊瑪席卷了加勒比地區(qū)。在高達185英里每小時的風速下，建筑物嚴重損毀，樹木與電線東倒西歪，卡車被掀翻，而船舶像玩具一樣被扔在岸邊。風暴帶來的洪水將街道變?yōu)榱藳坝康拇蠛樱蜎]了整個社區(qū)。颶風伊瑪是有記錄以來北大西洋地區(qū)發(fā)生的最強五級颶風，共造成超過36人死亡和難以想象的破壞。在巴布達，颶風伊瑪摧毀了95%的住宅與基礎(chǔ)設(shè)施，包括整個電網(wǎng)。在英屬維京群島，目擊者稱其為一次“核颶風”，造成了無法用語言形容的嚴重破壞與無數(shù)殘骸。此外，在圣巴茨、安圭拉、波多黎各、古巴、多米尼加共和國、特克斯和凱科斯、巴哈馬和美屬維京群島，颶風過后無不是一派破敗不堪的悲慘景象。數(shù)千民眾流離失所，甚至無法得到生活必需的水、食物和電力供應(yīng)。

(來源：落基山研究所作者：Christopher Burgess, 落基山研究所島嶼能源計劃項目總監(jiān);Justin Locke, 落基山研究所島嶼能源計劃總監(jiān);Stephen Doig，落基山研究所常務(wù)董事)

據(jù)估計，颶風伊瑪造成的破壞共價值100億美元，而它帶來的總體經(jīng)濟損失可能比這一數(shù)字還要高10倍以上。然而，伊瑪還只是北大西洋或墨西哥灣地區(qū)在過去三周內(nèi)經(jīng)歷的四次已命名颶風中的一次。在伊瑪?shù)絹砬安坏揭恢埽Z風哈維已摧毀了巴巴多斯的電力設(shè)施，淹沒了那里的街道，并隨后登陸德克薩斯，帶來了創(chuàng)紀錄的傾盆大雨和史無前例的嚴重破壞。

大型風暴會對加勒比地區(qū)小國造成嚴重的個人和社會損失，甚至可能在一夜之間使這些國家的經(jīng)濟倒退數(shù)十年。2004年，颶風伊萬給格林納達帶來的損失高達9億美元，比該國GDP的兩倍還要多。

同等重要的是，這些災(zāi)難事件提醒了我們加勒比地區(qū)國家在自然災(zāi)害面前是如此不堪一擊。其中，最明顯的例子就是他們暴露的、集中式的、依靠化石燃料供應(yīng)能源的電網(wǎng)系統(tǒng)。如果風暴摧毀了一座島嶼的電廠，整個島嶼都將被黑暗籠罩。風暴對脆弱的港口的破壞還會切斷其必不可少的燃料的供應(yīng)。除此以外，數(shù)英里長的電纜線路同樣非常脆弱，并且重建這些線路需要付出昂貴的代價。

重建彈性系統(tǒng)的機遇

災(zāi)難過后，我們首先需要做的當然是提供人道主義救援，包括為災(zāi)民提供水、食物和其他必要補給;確保災(zāi)民的安全;恢復(fù)基本服務(wù);并幫助當?shù)厣虡I(yè)重回正軌。然而，即使我們必須立刻著手向這一區(qū)域提供幫助，我們?nèi)杂袡C會將其重建得更美好、更清潔。相對于重建原先的二十世紀電網(wǎng)系統(tǒng)，我們能夠充分利用二十一世紀的新興技術(shù)，使加勒比地區(qū)在未來風暴中具備更強的抵抗力。

其中的關(guān)鍵工作在于，用分散化的彈性可再生能源電力以及能效提升手段，替代或改造集中式的電網(wǎng)系統(tǒng)。隨著太陽能、風能和電池儲能技術(shù)成本的大幅下降，小型分布式可再生能源系統(tǒng)和更高的能效能夠降低當前的島嶼電力成本，約每千瓦時0.20-0.50美元，這一成本處于全球最高水平之列。因為部分獨立運行的微電網(wǎng)有可能在電網(wǎng)或其他微電網(wǎng)斷電時繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)，這能夠提高這些國家在大規(guī)模風暴來臨時的抵御能力。值得一提的是，為理查德&dot;布蘭森爵士所擁有的內(nèi)克島大部分地區(qū)供電的太陽能發(fā)電設(shè)施在遭受伊瑪?shù)臎_擊后仍然存活了下來;而根據(jù)特克斯和凱科斯電力公司Fortis TCI確認，位于該國普羅維登西亞萊斯島的太陽能發(fā)電廠在伊瑪以155英里每小時風速襲擊這座英國海外領(lǐng)地時一直保持著不間斷的運行。

然而，島嶼國家并不是分散式彈性可再生能源電網(wǎng)唯一的目標。在美國，國家電力制造商協(xié)會(NationalElectrical Manufacturers Association，NEMA)認為“大學(xué)、醫(yī)院、工業(yè)園區(qū)和住宅區(qū)都是發(fā)展彈性且堅固的互聯(lián)式微電網(wǎng)的理想場所，而這才是未來電力公用基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的方向。獨立運行的微電網(wǎng)可以在名義上連接在一起，形成一套整體電網(wǎng)系統(tǒng)，但在自然災(zāi)害等破壞事件發(fā)生時可以從整體電網(wǎng)中分離出來獨立運營。”

除提供能源彈性外，可再生能源還能幫助島嶼國家免受化石燃料價格波動的影響，而后者和颶風一樣都會對該區(qū)域經(jīng)濟帶來強烈震動，給這一世界上面臨最嚴峻經(jīng)濟挑戰(zhàn)的地區(qū)帶來沉重的負擔。更重要的是，可再生能源能夠降低島嶼國家對化石燃料進口的依賴，節(jié)省用于購買外國燃料的數(shù)百萬美元，并且有可能通過實現(xiàn)交通系統(tǒng)電氣化轉(zhuǎn)型，進一步降低對外國化石燃料的進口。

即使在不考慮氣候變化的前提下，抓住機遇，更合理地安排重建工作也是具有非凡意義的。但是，隨著海平面上升的趨勢得到確定，以及更加頻繁且更加兇猛風暴的不斷發(fā)生，這一任務(wù)正變得愈發(fā)關(guān)鍵。這為加勒比島國抵御今后的挑戰(zhàn)帶來了最關(guān)鍵的希望，同時還能夠降低成本、促進經(jīng)濟發(fā)展、并提高整個區(qū)域的競爭力。

颶風伊瑪造成的悲劇有可能成為受其影響的各國政府、電力公司管理層和當?shù)厝藗儗で蟾淖兊拇呋瘎?mdash;—通過與國際合作伙伴及私營部門合作，將災(zāi)難變?yōu)闄C遇，重建一個更美好、更清潔的可持續(xù)的彈性電力與交通系統(tǒng)。

我們的方案

在我們的島嶼能源計劃及克林頓氣候倡議(Clinton Climate Initiative，CCI)過去數(shù)年成功運營的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，我們總結(jié)出了轉(zhuǎn)變加勒比地區(qū)的行動方案。這一行動方案特別包括了三方面互相促進的組成部分：

1. 快速的一體化資源規(guī)劃：整體化系統(tǒng)方案將為能源和交通部門創(chuàng)造一體化的規(guī)劃方式，從而降低成本，刺激私營部門投資，提高系統(tǒng)可靠性，增加在極端天氣事件和其他災(zāi)難下的能源彈性，并降低排放(甚至零排放)。這一規(guī)劃能夠識別最理想的項目，通過高水平的可再生能源和能效開發(fā)完成能源部門轉(zhuǎn)型，同時推動交通部門變革，推廣電動汽車。這一過程的具體步驟包括：

聯(lián)合利益相關(guān)方，對于希望建設(shè)什么樣的社會達成共識;

預(yù)測電力需求方面的變化，確定滿足這一需求所需的新資源;

發(fā)現(xiàn)可用的資源，如太陽能、風能、水能、生物質(zhì)能、地熱能、垃圾發(fā)電、柴油以及天然氣;

對能效和集中式與分布式能源發(fā)電方式的組合，以及它們成本、對現(xiàn)存電網(wǎng)的影響進行細致分析;

及時發(fā)現(xiàn)包括災(zāi)難、超負荷需求或其他問題造成的現(xiàn)存電網(wǎng)缺陷，識別加強電網(wǎng)的機遇。

2. 項目識別和開發(fā)：一旦規(guī)劃流程識別了可行的投資項目，下一階段工作就將關(guān)注于通過制定更詳細的計劃并降低整體風險來提高目標加勒比島國的投資機遇。這一流程包括：

識別不同資源的組合，從而以最低的成本滿足特定島嶼國家的需求，同時決定開發(fā)這些資源的最佳地點;

完成詳盡的財務(wù)與經(jīng)濟分析;

在目標地點為項目開發(fā)和商業(yè)化運行做好準備。

3. 項目融資與建設(shè)：當彈性可再生能源項目的開發(fā)和投資準備工作完成后，相關(guān)國家需要支持優(yōu)惠政策的出臺，提供資金和私營部門資本將這些計劃項目落到實處。他們也需要在監(jiān)督項目建設(shè)過程中提供支持，確保其滿足安全與建筑標準。這些支持包括：

確定正確的財務(wù)結(jié)構(gòu)，如購電協(xié)議(power purchase agreements, PPAs),建設(shè)-擁有-運營-轉(zhuǎn)讓機制(BOOT);政府和社會資本合作機制(PPPs)或典型改良性資本支出貸款;

支持合同談判過程;

監(jiān)督建設(shè)過程，確保最佳實踐和安全標準得到正確應(yīng)用;

與地方島嶼電力公司、承包商及第三方工程師一起完成系統(tǒng)試運行。

以上三方面工作呈互相促進關(guān)系。快速的一體化資源規(guī)劃工作識別出理想的氣候彈性項目。項目去風險工作確定其中高質(zhì)量且有投資吸引力的項目。同時，項目融資和建設(shè)監(jiān)督支持保證了這些項目的快速高質(zhì)量部署，使受益人看到各種效益，包括降低的成本和提高的可靠性和彈性。而這能夠反過來強化一體化規(guī)劃的價值，從而形成良性循環(huán)。這一過程的持續(xù)進行能夠更快地產(chǎn)出更高質(zhì)量、更低成本的項目，從而加速向更強健、更清潔、更具可持續(xù)性未來的轉(zhuǎn)型。

協(xié)調(diào)與合作

颶風伊瑪是一次可怕的毀滅性風暴，給人們帶來了無盡的痛苦與經(jīng)濟損失。但現(xiàn)在，我們有機會，更多的是有責任重建我們的家園，讓人民在面臨未來威脅時更加安全，系統(tǒng)更具彈性。克林頓氣候倡議與落基山研究所在開發(fā)以上方案方面擁有豐富的成功經(jīng)驗。

然而，要實現(xiàn)這一機遇需要更大范圍的協(xié)調(diào)與共同努力。大批慈善組織、外國救援和私人機構(gòu)都將參與到伊瑪過后的重建工作中來。最重要的是，各個島嶼應(yīng)共同選擇一種統(tǒng)一的方案來確保在加勒比地區(qū)建造靈活的、分布式的彈性可再生能源電力系統(tǒng)。

原標題:重建加勒比國家更具彈性的可再生能源未來