“分布式”電力系統(tǒng)更能保護(hù)“弱勢(shì)群體”

“全球暖化”，就是氣溫上升——世界上沒(méi)有哪個(gè)大國(guó)總統(tǒng)像特朗普那么“勇敢”。但要讓普通“老百姓”對(duì)眼前的現(xiàn)實(shí)有科學(xué)的理解，還需要多做正面宣傳。要多聽(tīng)科學(xué)人士的意見(jiàn)，不能簡(jiǎn)單地“一刀切”。據(jù)NPR科學(xué)記者勞倫·薩默(LAUREN SOMMER)報(bào)道[1]，得克薩斯州停電事故后，全美的電網(wǎng)都需要升級(jí)改造。但據(jù)說(shuō)，分布式、微電網(wǎng)系統(tǒng)更能保護(hù)“弱勢(shì)群體”……

2021年2月17日，美國(guó)得克薩斯州奧斯汀的嘉年華超市停電，人們排隊(duì)等待開(kāi)門(mén)。(畫(huà)面上的招貼：本店停電關(guān)閉，將盡快開(kāi)放)

聽(tīng)到的“所有事情”都考慮到[2]

隨著美國(guó)得克薩斯州繼續(xù)停電，數(shù)百萬(wàn)居民很快意識(shí)到，除了試圖家庭照明和取暖之外，還有更多需要擔(dān)心的事。從水龍頭流出的水不再可以“安全飲用”了。

在極端寒冷的天氣里，得州周?chē)蕾囯娏Φ幕A(chǔ)設(shè)施開(kāi)始失靈，就像倒下的“多米諾”骨牌。在奧斯汀的烏爾里希水處理廠，因電力故障關(guān)閉。再加上管道破裂造成的低水壓，意味著居民必須將水“燒開(kāi)”才能飲用。

極端天氣導(dǎo)致電力需求飆升，老化的電網(wǎng)再次受損，停電變得越來(lái)越普遍[3]。氣候變化導(dǎo)致的災(zāi)害，與更強(qiáng)烈的風(fēng)暴和颶風(fēng)類(lèi)似，只是風(fēng)險(xiǎn)更高。

因此，某些社區(qū)正在尋找新“出路”，以確保弱勢(shì)群體和基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)受得起停電。它們正在安裝太陽(yáng)能板和大型蓄電池，創(chuàng)建小型“微電網(wǎng)”，在大電網(wǎng)停電時(shí)，這些“微電網(wǎng)”還能繼續(xù)工作。

其中某些安裝在重要設(shè)施，如水處理廠、醫(yī)院和應(yīng)急中心現(xiàn)場(chǎng)。較小的蓄電池系統(tǒng)，也可以幫助那些在家依賴救生醫(yī)療設(shè)備的人。雖然電力公司傳統(tǒng)上投資維護(hù)電網(wǎng)，但“災(zāi)難分析”專(zhuān)家說(shuō)，他們還需要探索更新的解決方案，以適應(yīng)極端天氣，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)時(shí)斷時(shí)續(xù)、無(wú)法快速修復(fù)的情況。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)復(fù)原力高級(jí)分析師伊萊扎•霍奇基斯(Eliza Hotchkiss)說(shuō)，“這種自然災(zāi)害和破壞性事件還會(huì)繼續(xù)。”“尤其是颶風(fēng)發(fā)生更頻繁、強(qiáng)度更大的地區(qū)，會(huì)看到這種情況。所以不能‘充耳不聞’，忽視正在發(fā)生的事，因?yàn)樗鼤?huì)繼續(xù)擾亂我們的生活。”

水需要電力

得克薩斯州停電影響的范圍讓很多人“措手不及”，甚至包括住在那里的能源專(zhuān)家梅麗莎·洛特(Melissa Lott)。她是哥倫比亞大學(xué)全球能源政策中心的研究主任，但在疫情大流行期間，就與家人住在得克薩斯州。

洛特說(shuō)，“我們以為要設(shè)置40分鐘的輪流停電，這是他們?cè)诰W(wǎng)上通告的預(yù)期。”“實(shí)際上將近四天時(shí)間，沒(méi)有電力，也沒(méi)有水，而不是40分鐘。”

不過(guò)，洛特也不是第一次經(jīng)歷這樣的事情了。

洛特說(shuō)，“我記得2011年在得克薩斯州，在寒冷的暴風(fēng)雪期間，有一次停電四個(gè)小時(shí)。”“有人說(shuō)，這是‘百年一遇’的風(fēng)暴。十年之后，就遭遇了一場(chǎng)更加極端的風(fēng)暴。”

災(zāi)難發(fā)生后，數(shù)百萬(wàn)德克薩斯人一個(gè)多星期沒(méi)有飲用水。水利基礎(chǔ)設(shè)施，如飲用水和廢水處理工廠，需要電力才能運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)教訓(xùn)，在約十年前超級(jí)風(fēng)暴“桑迪”襲擊紐約和新澤西州時(shí)，就變得很明顯了。

安德魯·鮑爾斯(Andrew Powers)說(shuō)，“我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記，那天開(kāi)車(chē)的時(shí)候，整個(gè)州都是黑色的。”當(dāng)時(shí)他在新澤西州電力公司PSE&G從事太陽(yáng)能和儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。“那場(chǎng)風(fēng)暴讓我大開(kāi)眼界。”

“桑迪”造成了新澤西州歷史上最大的停電，包括許多污水處理廠。如果沒(méi)有電，水廠就不能先進(jìn)行清潔，再把污水排入環(huán)境。許多設(shè)施都有備用發(fā)電機(jī)，以備緊急情況。但在洪水和大面積損毀時(shí)，就堅(jiān)持不住了。

鮑爾斯說(shuō)，“這個(gè)州幾個(gè)星期后才真正恢復(fù)元?dú)狻０l(fā)電機(jī)也毀了，沒(méi)法給發(fā)電機(jī)供應(yīng)柴油。”

在紐約州和新澤西州，由于停電和洪水，數(shù)十億加侖未經(jīng)處理的污水排入航道。颶風(fēng)過(guò)后，新澤西州開(kāi)始研究如何創(chuàng)建一個(gè)更有彈性的系統(tǒng)。

PSE&G公司在新澤西州考德威爾的一個(gè)污水處理廠安裝了太陽(yáng)能電池板，還安裝了一個(gè)很大的蓄電池。太陽(yáng)能板為當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)提供電力，但在風(fēng)暴發(fā)生時(shí)，它白天給水廠提供電力，維持水廠運(yùn)行;還給大型蓄電池充電，能在太陽(yáng)落山后提供電力。

鮑爾斯說(shuō)，靠蓄電池和備用發(fā)電機(jī)，污水處理廠可以獨(dú)立運(yùn)行幾個(gè)星期。這個(gè)公用事業(yè)公司已經(jīng)在其他重要地點(diǎn)安裝了類(lèi)似的設(shè)施，比如新澤西州卡姆登的一家醫(yī)院和一所高中，在極端天氣下，可作為較大社區(qū)的供暖或制冷中心。

在新澤西州卡姆登的庫(kù)珀大學(xué)醫(yī)院，有個(gè)大型蓄電池和太陽(yáng)能系統(tǒng)，可以在停電時(shí)提供后備電力。

新澤西州在桑迪颶風(fēng)后重建電網(wǎng)的過(guò)程中花了2億美元，關(guān)鍵設(shè)施安裝了能源系統(tǒng)，還考慮怎么能讓微電網(wǎng)發(fā)揮更大的作用[4]。

新澤西州公共事業(yè)委員會(huì)主席喬·費(fèi)奧達(dá)里索(Joe Fiordaliso)說(shuō)，“假設(shè)戲劇性的事情將要發(fā)生。”“我們肯定要經(jīng)歷氣候變化。風(fēng)暴不會(huì)變得更溫和，所以必須盡力做好準(zhǔn)備。”

家用蓄電池

去年加州的停電給人類(lèi)帶來(lái)的毀滅性損失，早就變得顯而易見(jiàn)。極端高溫導(dǎo)致電力需求飆升，該州被迫實(shí)施輪流停電。盡管已為應(yīng)對(duì)“熱浪”做了計(jì)劃，但沒(méi)有為氣候變化越來(lái)越有可能發(fā)生的“極端情況”做好準(zhǔn)備。

在“野火”季節(jié)， 停電也成了幾百萬(wàn)加州人的“常事”。大風(fēng)和高溫增加了發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，某些地區(qū)的公用事業(yè)公司會(huì)提前斷電，有時(shí)甚至?xí)嚯妿滋?，以防止其設(shè)備引發(fā)火災(zāi)。

這意味著，僅僅是“野火”的威脅就會(huì)影響很多人的生活，包括在2018年“營(yíng)火”[6] 中幸存的加州馬格利亞的理查德·特拉諾(Richard Terrano)。

特拉諾說(shuō)，“這場(chǎng)野火基本上摧毀了整個(gè)社區(qū)。”“我在這里住了50年，火災(zāi)發(fā)生前我所知的一切都消失了。”

特拉諾患有阻塞性慢性肺病，在家需要輔助性吸氧和呼吸設(shè)備。但現(xiàn)在“火災(zāi)季節(jié)”，他家經(jīng)常斷電。起初，他嘗試使用移動(dòng)式發(fā)電機(jī)，但發(fā)現(xiàn)連續(xù)使用，每天要花費(fèi)大約100美元的燃料。特拉諾退休了，有固定收入。

他說(shuō)，“這就要花掉整個(gè)月的燃料預(yù)算，而且會(huì)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)消耗完。”

后來(lái)，特拉諾聽(tīng)說(shuō)有個(gè)項(xiàng)目，據(jù)說(shuō)是在太平洋電力公司(PG&E)支持下，由加州獨(dú)立生活中心基金會(huì)經(jīng)營(yíng)，可向有醫(yī)療需要的居民提供移動(dòng)式蓄電池。這個(gè)小型蓄電池就在他家里，如果需要給他的醫(yī)療設(shè)備供電，可四處移動(dòng)。

他說(shuō)，“它大概也就18平方英寸。”“像個(gè)大積木，充電后可以讓我的設(shè)備運(yùn)行好幾天。”

今年，該項(xiàng)目計(jì)劃借出約3000個(gè)蓄電池，幫助殘疾人和有醫(yī)療需要的人。

加州獨(dú)立生活中心基金會(huì)執(zhí)行董事克里斯蒂娜·米爾斯(Christina Mills)說(shuō)，“我們需要做好準(zhǔn)備。”“雖然壓力仍然存在，但提前準(zhǔn)備得越多，壓力就會(huì)越小。有些殘疾人和老年人，可依賴電動(dòng)醫(yī)療和輔助技術(shù)設(shè)備，提高他們的生活質(zhì)量。”

彈性的益處

大型蓄電池通常比傳統(tǒng)能源昂貴，有時(shí)成本高出兩三倍，但價(jià)格在迅速下降。這項(xiàng)技術(shù)除了試點(diǎn)項(xiàng)目之外，還沒(méi)有推廣應(yīng)用。不過(guò)加州的情況正在發(fā)生變化，這個(gè)州對(duì)儲(chǔ)能有強(qiáng)制性要求。

相比之下，得克薩斯州的停電給該州造成了幾十億美元的損失[7]。電網(wǎng)專(zhuān)家們說(shuō)，如果公用事業(yè)公司在避免停電、使社區(qū)更有彈性價(jià)值上投入一美元，那么看起來(lái)“微電網(wǎng)系統(tǒng)”更經(jīng)濟(jì)劃算。

霍奇基斯說(shuō)，“這并不意味著，要使你的系統(tǒng)達(dá)到所需要的恢復(fù)能力標(biāo)準(zhǔn)，必須投入太多的資源。” “并不需要比正在考慮的系統(tǒng)更昂貴。”

重大災(zāi)難發(fā)生后，各州通常都會(huì)投入大量資金。但專(zhuān)家們說(shuō)，氣候更熱、天氣更極端的情況下，每個(gè)社區(qū)都需要確定最脆弱的人群和關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)設(shè)法支持他們。這可能需要多年的支持，而不僅僅是幾個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。

洛特說(shuō)，“我們并不僅僅需要系統(tǒng)中有一筆錢(qián)。” “我們需要隨后持續(xù)的投資，降低整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。我們希望，沒(méi)有看到、談到的某些事情，并不像聽(tīng)的那么多。”

資料與注釋?zhuān)?/p>

1. LAUREN SOMMER，How Giant Batteries Are Protecting The Most Vulnerable In Blackouts, NPR, March 8, 2021

2. https://www.npr.org/programs/all-things-considered/2021/03/08/974733453

3. JEFF BRADY, It's Not Just Texas. The Entire Energy Grid Needs An Upgrade For Extreme Weather, NPR, February 28, 2021

4. https://www.kqed.org/news/11842961/pge-public-safety-power-shutoff-wildfire-outage-blackout

5. LAUREN SOMMER, Climate Change Lesson From California's Blackouts: Prepare For Extremes, NPR, August 19, 2020

6. NASA, Camp Fire Rages in California, Nov 11, 2018

7. CAMILA DOMONOSKE, The Power Is Back On In Texas. Now Comes The Recovery, And It Won't Be Cheap, NPR, February 27, 2021