微電網(wǎng)的八大優(yōu)勢
1. 微電網(wǎng)提高電力可靠性
在微電網(wǎng)的好處中,自 2012 年超級風(fēng)暴桑迪導(dǎo)致 15 個州和哥倫比亞特區(qū)約?800 萬電力客戶的電力中斷以來,電力可靠性受到了最多的關(guān)注。有些中斷持續(xù)了兩周或更長時間。在黑暗中受苦的人們注意到,鄰近的建筑物仍然開著燈。這些是帶有微電網(wǎng)的設(shè)施。
停電不僅帶來不便,而且可能很危險。當(dāng)曼哈頓一家醫(yī)院的備用發(fā)電機(jī)在暴風(fēng)雨中發(fā)生故障時,醫(yī)務(wù)人員不得不將生病的嬰兒抬下漫長而黑暗的樓梯,同時手動將空氣泵入肺部,從而疏散他們。
當(dāng)中央電網(wǎng)開始發(fā)生故障時,微電網(wǎng)通過與中央電網(wǎng)斷開連接或孤島化來保持電力流動。然后,微電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)(可能還有電池)為微電網(wǎng)的客戶提供服務(wù),直到中央電網(wǎng)恢復(fù)供電。
2. 微電網(wǎng)增強(qiáng)彈性/恢復(fù)
與電力可靠性密切相關(guān)的是能源彈性的理念??煽啃允潜3?a target="_blank">電源正常運(yùn)轉(zhuǎn),而彈性是指首先避免停電或在發(fā)生停電時快速恢復(fù)的能力。
彈性也是超級風(fēng)暴桑迪之后凸顯的微電網(wǎng)優(yōu)勢之一。此后,一系列較小的風(fēng)暴都強(qiáng)調(diào)了它的重要性。
在某些情況下,微電網(wǎng)會立即恢復(fù)整個建筑物或運(yùn)營的電力,而居住者幾乎不會意識到發(fā)生了干擾。
在其他情況下,微電網(wǎng)被編程為僅恢復(fù)設(shè)施內(nèi)的關(guān)鍵服務(wù)。因此,例如,大學(xué)校園可能會配置其微電網(wǎng)以恢復(fù)研究實(shí)驗(yàn)室和食堂的電力,但可能不會恢復(fù)游泳池或外圍學(xué)術(shù)辦公室的電力。隨著關(guān)鍵運(yùn)營的啟動和運(yùn)行,該大學(xué)可以保持最低和關(guān)鍵的服務(wù)水平。一旦中央電網(wǎng)得到修復(fù),該設(shè)施就可以更快地恢復(fù)正常運(yùn)營,因?yàn)樗槐赝耆P(guān)閉。
什么是微電網(wǎng)?
公用事業(yè)公司現(xiàn)在正在研究為其中央總部安裝微電網(wǎng),以便他們可以在大規(guī)模停電期間更快地為客戶恢復(fù)供電。公用事業(yè)公司將協(xié)調(diào)來自這些電氣化指揮中心的工作人員和信息。
3. 微電網(wǎng)可以降低消費(fèi)者和企業(yè)的能源成本
微電網(wǎng)既可以降低成本,又可以為客戶提供收入來源。他們通過有效管理能源供應(yīng)來降低成本。他們通過向電網(wǎng)出售能源和服務(wù)來提供收入。這為消費(fèi)者提供了一種對能源市場的新型控制。他們不再只消耗能源,還可以通過微電網(wǎng)生產(chǎn)和控制能源。此類客戶稱為產(chǎn)消者。
微電網(wǎng)可以通過向中央電網(wǎng)提供輔助服務(wù)來賺取收入。輔助服務(wù)為電網(wǎng)提供支持功能,例如頻率控制和旋轉(zhuǎn)儲備。
先進(jìn)的微電網(wǎng)還擅長利用能源定價。電價全天根據(jù)預(yù)期和歷史需求而波動。先進(jìn)的微電網(wǎng)控制器(稱為系統(tǒng)大腦)可以代表其客戶利用這種波動。微電網(wǎng)通過協(xié)調(diào)其資產(chǎn)與電網(wǎng)電價的漲跌來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。當(dāng)對電網(wǎng)能源的需求很高且電網(wǎng)價格上漲時,控制器可能會向微電網(wǎng)發(fā)出信號,要求其使用更多的自有資源,以避免支付更高的價格。如果微電網(wǎng)容量過剩,它可能會將其賣回給電網(wǎng)。
由于 Microgrid 利用其資產(chǎn)隨著時間的推移實(shí)現(xiàn)價值最大化,因此為客戶提供短期和長期定價規(guī)劃。然而,它能做到的程度將取決于微電網(wǎng)控制器的復(fù)雜程度和區(qū)域批發(fā)市場規(guī)則。
微電網(wǎng)還可以通過加入公用事業(yè)需求響應(yīng)計劃或參與州和聯(lián)邦清潔能源計劃(例如州可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)計劃或聯(lián)邦生產(chǎn)稅收抵免)來獲得經(jīng)濟(jì)利益。一些州有專門針對微電網(wǎng)的贈款計劃。
在電力成本高的地區(qū)(例如東北部和加利福尼亞州),微電網(wǎng)可能能夠以較低的成本持續(xù)提供能源。然后,微電網(wǎng)客戶可以獲得可靠性和更清潔能源等好處,同時支付較低的能源價格。
液冷電阻器具有以下優(yōu)勢:
·尺寸小得多 – 電阻器的尺寸不到等效額定風(fēng)冷電阻器的十分之一。
·密封結(jié)構(gòu) – IP56 主體可保護(hù)電阻器元件免受有害污垢和污染的侵入
·不會將熱量散到空氣中 – 完全絕緣的結(jié)構(gòu)意味著電阻器吸收的能量會消散到冷卻水中。
·在 10kV 以上的電壓下運(yùn)行 – 電阻元件與冷卻水和環(huán)境絕緣,每個模塊的工作電壓高達(dá) 15kV。
·模塊化設(shè)計 – 當(dāng)將單個單元組合成單個組件時,可以提供由公共水流冷卻的多個電阻器部分。
·堅固的結(jié)構(gòu) – 該 產(chǎn)品已經(jīng)過沖擊和振動測試,可用于汽車環(huán)境,因此適用于幾乎所有工業(yè)和船舶應(yīng)用。
4. 微電網(wǎng)改善環(huán)境并促進(jìn)清潔能源
許多企業(yè)和社區(qū)制定了清潔能源目標(biāo),以節(jié)約能源并減少其發(fā)電對環(huán)境的影響。
微電網(wǎng)可以采用廣泛的綠色發(fā)電技術(shù)。這些技術(shù)包括太陽能、風(fēng)能、燃料電池、熱電聯(lián)產(chǎn) (CHP) 工廠和儲能技術(shù)。許多熱電聯(lián)產(chǎn)工廠使用的天然氣發(fā)生器屬于化石燃料的清潔一面。
微電網(wǎng)將這些可再生能源智能地整合到能源結(jié)構(gòu)中。它們無縫平衡可再生能源的可變輸出與傳統(tǒng)發(fā)電資產(chǎn)。在此過程中,微電網(wǎng)克服了太陽能和風(fēng)能的缺點(diǎn),即它們僅在有風(fēng)或陽光照射時發(fā)電。無需人工干預(yù),當(dāng)可再生能源不可用時,微電網(wǎng)可以利用其他資源。
先進(jìn)的微電網(wǎng)也可以進(jìn)行編程,以實(shí)現(xiàn)特定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),例如盡可能使用最低碳資源。
5. 微電網(wǎng)加強(qiáng)了中央電網(wǎng)
除了為自己的客戶提供服務(wù)外,當(dāng)微電網(wǎng)用于加強(qiáng)更廣泛的電網(wǎng)時,它也使鄰居受益。
它通過多種方式實(shí)現(xiàn)此目的。一種是增強(qiáng)正常的電網(wǎng)運(yùn)行;例如,通過參與需求響應(yīng)計劃或提供輔助服務(wù)。
微電網(wǎng)還可以幫助緩解需求高峰期中央電網(wǎng)的壓力。它們充當(dāng)網(wǎng)格操作員在這些期間可以調(diào)用的額外資源。
微電網(wǎng)的使用還避免了線路損耗,即電力通過電線傳輸時的耗散。微電網(wǎng)建在靠近其服務(wù)的客戶的地方,這與大型中央發(fā)電廠不同,大型中央發(fā)電廠可能不得不將電力推到數(shù)百英里之外才能到達(dá)客戶手中。更少的線路損耗意味著我們使用更多的電力。這樣一來,我們就無需建造更多的發(fā)電廠和輸電線路來為中央電網(wǎng)服務(wù)。
事實(shí)上,由于微電網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)成本低于新的電網(wǎng)變電站、輸電線路或其他電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,因此它們可以充當(dāng)“非電線替代品”——一種旨在提高可靠性的資源,而不是更昂貴的電網(wǎng)維修或升級。
6. 微電網(wǎng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全
2017 年 5 月的大規(guī)模勒索軟件攻擊加劇了全球?qū)W(wǎng)絡(luò)安全的擔(dān)憂。該惡意軟件影響了 150 個國家/地區(qū),感染了從英國醫(yī)院到美國 FedEx 的數(shù)十萬家企業(yè)和機(jī)構(gòu)。
美國電網(wǎng)尚未遭受導(dǎo)致斷電的網(wǎng)絡(luò)攻擊,但許多專家擔(dān)心其脆弱性并正在采取積極措施。安裝微電網(wǎng)就是其中之一。
軍事設(shè)施和公用事業(yè)已經(jīng)密切關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全。例如,Ameren Illinois 開發(fā)了一個 1.475 MW 的項目,該項目是北美技術(shù)最先進(jìn)的公用事業(yè)規(guī)模微電網(wǎng)之一。Ameren 是第一家安裝軍用級網(wǎng)絡(luò)安全微電網(wǎng)控制器的公用事業(yè)公司。除了先進(jìn)的控制措施外,微電網(wǎng)還包括風(fēng)能、太陽能、天然氣和儲能。
微電網(wǎng)的分布式架構(gòu)使其更能抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊。如果一臺發(fā)電機(jī)受到攻擊,微電網(wǎng)還有其他電源可以依賴。
7. 微電網(wǎng)為社會帶來經(jīng)濟(jì)價值
微電網(wǎng)以多種方式為社會提供經(jīng)濟(jì)價值。首先,它們避免了停電期間的產(chǎn)品損失和工作日。其次,它們?yōu)槟硞€地區(qū)吸引高素質(zhì)的雇主。第三,作為當(dāng)?shù)氐哪茉垂S,它們在社區(qū)內(nèi)保留了就業(yè)機(jī)會。
通過在停電期間從電網(wǎng)中孤島出來,并繼續(xù)通過現(xiàn)場發(fā)電機(jī)為客戶提供電力,微電網(wǎng)避免了重大的經(jīng)濟(jì)損失。企業(yè)不必關(guān)閉;工人可以去上班。
停電代價高昂,尤其是對于失去產(chǎn)品或服務(wù)的研究機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)中心、制造商和雜貨店。
根據(jù)國會研究服務(wù)部 (Congressional Research Service) 的一項研究,每年因風(fēng)暴而造成的停電成本從 250 億美元到 700 億美元不等,具體取決于風(fēng)暴的數(shù)量。僅僅 30 分鐘的中斷就可能使大中型企業(yè)或工廠損失超過 15000 USD。
鑒于停電對企業(yè)來說代價高昂,依賴優(yōu)質(zhì)電力的企業(yè)被擁有微電網(wǎng)的社區(qū)所吸引也就不足為奇了。通過提供可靠的電力,這些社區(qū)可以吸引高質(zhì)量的雇主,例如數(shù)據(jù)中心和制藥商。
同樣重要的是要注意,微電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造了就業(yè)機(jī)會。該社區(qū)沒有使用數(shù)百英里外的工廠的電力。作為本地能源,微電網(wǎng)直接使當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)受益。
由于所有這些原因,一些社區(qū)現(xiàn)在將微電網(wǎng)作為其經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的一部分。
8. 微電網(wǎng)改善社區(qū)福祉
當(dāng)暴風(fēng)雨或其他災(zāi)難導(dǎo)致停電時,充其量只是一種不便;在最壞的情況下,它會對健康和安全構(gòu)成威脅,尤其是在關(guān)鍵設(shè)施無法運(yùn)行的情況下。因此,越來越多的社區(qū)正在安裝微電網(wǎng),為醫(yī)院、警察局、消防部門、通信中心和污水處理廠提供服務(wù)。
微電網(wǎng)服務(wù)的地理區(qū)域成為電力孤島。有時,避難所、雜貨店和加油站也包含在微電網(wǎng)的服務(wù)區(qū)域內(nèi)。這個社區(qū)變成了一個避難所,社區(qū)成員可以來這里購買食物、獲得干凈的水、給手機(jī)充電和給汽車加油。
一些社區(qū)為公共住房提供微電網(wǎng),這些社區(qū)的居民在緊急情況下的疏散能力受到限制。其他項目則保護(hù)無家可歸者收容所、療養(yǎng)院和醫(yī)療衛(wèi)星設(shè)施等直接護(hù)理提供者的電力供應(yīng)。
以下是微電網(wǎng)如何造福社會的三個示例:
·非洲和印度的太陽能微電網(wǎng)為沒有電網(wǎng)或沒有可靠電力的地區(qū)提供農(nóng)村電氣化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
·在超級風(fēng)暴桑迪期間,新澤西州大部分地區(qū)黑暗寒冷,普林斯頓大學(xué)的微電網(wǎng)保持照明和供暖。急救人員來到那里取暖并分享一壺咖啡。
·位于德克薩斯州奧斯汀的 Seton Healthcare Family 致力于可持續(xù)發(fā)展,希望將能源可靠性與其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合。為了滿足這兩個需求,Seton 選擇使用熱電聯(lián)產(chǎn)工廠微電網(wǎng)為其新的醫(yī)療設(shè)施供電,該微電網(wǎng)不僅可以提供電力,還可以可持續(xù)地收集燃燒過程中的廢熱,以提供區(qū)域供熱。
結(jié)論
微電網(wǎng)在許多方面使其客戶和社會受益。當(dāng)中央電網(wǎng)發(fā)生故障時,它會保持燈亮著。它提供了一種升級配電網(wǎng)、加固基礎(chǔ)設(shè)施和保護(hù)弱勢社區(qū)的方法。通過復(fù)雜的自動化能源管理,微電網(wǎng)可以支持清潔能源的使用,并為客戶以及更廣泛的電網(wǎng)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。最后,使用微電網(wǎng)促進(jìn)了地方控制,或者一些人所說的能源民主化和產(chǎn)消者的崛起。
審核編輯 黃宇
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