分配的世代是什么?

分布式发电(DG)是指部署位于消费点附近的小型发电技术. 分布式发电与传统的集中式发电厂在长输电线和配电线上供电不同,分布式发电包括太阳能光伏电池板,小型风力涡轮机,热电联产系统,燃料电池,电池存储,这些系统可以与电网并行运行,也可以作为独立的微电网运行. International Energy Agency 注意到过去10年中,在技术成本下降和政策支持的推动下,DG容量迅速增长.

分布式发电的决定性特征是其模块化和与最终用户的接近。 医院、社区风力涡轮机或水处理设施中的备用天然气发电机的屋顶太阳能阵列都符合DG标准。 这些资源在汇总后可以充当虚拟电厂,提供电力、电压支持和需求响应服务。 重要的是,DG系统可以在断电时以“岛屿模式”运行,使其成为]电网复原力战略的基石。

流行期间分布式世代的关键作用

流行对电网造成了前所未有的压力。 封锁将电力需求从商业区转移到居民区,燃料和零部件供应链中断,公用劳动力的可用性可能因疾病或安全规程而减少。 在COVID-19大流行期间[,许多地区因劳动力短缺和来自家庭教育、远程工作和远程保健的负荷增加而出现停电。 分散发电直接解决这些脆弱性。

增强网格抗御能力

集中式电力系统容易受到单一故障点的伤害——暴风雨破坏的输电线或大型电厂的强制停电可断电数百万. 分散发电分散供应,减少对这些脆弱的长途线路的依赖. 当一个中央电站发生大流行导致人员配备困难时,数十个较小的DG单位可以集体补偿. 美国能源部[ 2021年的一份报告发现,在电网扰动期间,即使主电网仍处于断线状态,但拥有DG资源的微电网仍能维持对关键设施的服务.

支持关键基础设施

医院、应急中心、水处理厂和杂货配送中心在卫生危机期间甚至连短暂的断电都无法承受,分流发电,特别是配电时,提供现场不间断的供电,不依赖外部电网,例如,世界卫生组织建议保健设施采用抗御力强的解决方案,如太阳能加储存微电网,以确保疫情期间的护理连续性,在疫情期间,几家野战医院利用DG在电力不稳定时继续运作。

减少传播损失和需求尖锐

在传统的电网中,大约5—10 % 的 电力在输电和输电线路中因热而损失。 通过在使用时发电,DG几乎消除了这些损失。 在大流行期间,当住宅消费在白天可以激增30%或以上时,当地的太阳能发电可以刮去高峰需求,缓解分站和变压器的压力。 这种需求反应能力有助于防止褐色断电和电压波动,这些对敏感的医疗设备和食品储存特别有害。

扶持远程工作和远程保健

广泛封锁迫使人们迅速转向远程工作和虚拟医疗咨询 — — 两者都依赖于可靠的电力互联网连接、计算设备和通信基础设施。 分散的社区或街区一级的发电即使主电网出现故障,也能保持宽带节点和电池塔的运行。 在农村地区,电网可靠性往往较低,而DG可以弥合差距,从而能够在公共卫生紧急情况下公平获得远程工作和远程保健。

广泛采用分散的一代面临的挑战

尽管在流行病期间,这种疾病显然有益处,但分散的一代仍然面临若干障碍,限制了它在发达和发展中经济体的渗透。

初始资本费用高

尽管太阳能和风能技术的成本已经大幅下降,但对于许多企业和居民客户来说,一个完整的DG系统(包括板、反转器、电池和微网控制器)的先期投资可能令人望而却步。 电力购买协议(PPA)和社区太阳能订阅等融资模式帮助了人们,但采用方式仍然不均衡。 赠款和税收抵免等政策支持对于克服最初的成本障碍,尤其是对于受外出影响特别大的低收入社区来说,往往是必要的。

监管和政策支点

在许多法域,过时的法规是为集中的公用事业模式设计的,无法方便地将分配的资源连接起来。 净计量政策差异很大,一些公用事业征收高额备用费或复杂的许可程序,不利于DG设施。 在大流行期间,这些官僚主义拖延会阻碍紧急电力解决方案的迅速部署。 简化的互联标准和“抗御关税”在危机期间明确重视DG,可以加速采用。

中断和能源储存要求

太阳能和风力发电具有内在的可变性 — — 夜晚太阳不发光,风不会不断吹。 为了确保可靠的24/7弹性,DG必须与能量储存(电池、飞轮或泵水)或可调度的备用发电机(如天然气或沼气)搭配。 储存的额外费用仍然是一个重大障碍,尽管锂离子电池价格已经急剧下降。 长期储存和氢燃料电池的进步有望在未来进一步减缓干扰。

网络安全和网格整合

分散生成引入了网络攻击的新入口,尤其是当数千个设备通过智能反转器和通信网络连接起来时。 受损的太阳能反转器可能被用来破坏本地支线甚至更广泛的电网的稳定。 强力网络安全标准、加密和定期固件更新至关重要,但在规模较小的装置中往往被忽视。 网格操作员还面临着管理双向电流和在DG高度集中运行于单一分配电路时保持电压稳定的技术挑战。

未来展望和政策建议

分布式发电的轨迹是积极的,但要充分发挥其抗大流行病潜力,就需要政府、公用事业和私人投资者采取协调行动。

技术进步

下一代智能反转器可以提供电网支持功能,如电压调节,频率控制,甚至黑色启动能力——都无需人类干预. 固态变压器和电网形成反转器正在使微电网更加稳定和具有成本效益. 根据IEEE电力与能源社会[,这些技术将使DG在并网模式和岛式模式之间实现无缝过渡,增强复原力,而不会牺牲电网可靠性. 此外,人工智能和机器学习可以优化分布资源的调度,预测大流行期间的需求激增,并相应激活存储或需求响应.

投资和奖励

政府应该把DG视为有资格获得专项资金的重要基础设施,特别是在公共卫生紧急情况下。 比如美国能源部的“绿色复原力创新伙伴关系”(Grid Respondance Innovation Partnership)和欧洲联盟的REPowerEU计划。 服务低收入或医疗弱势人群的社区微型网络项目应该获得优先资金。 保险公司和银行开始认识到复原力的价值,并且可能为资产硬化的DG支持设施提供较低的保费或优惠贷款。

社区微网

流行性疾病最有复原力的配置或许是社区微型电网 — — 一个能够与主电网断开并自主运行的地方性电网。 这些微型电网可以将太阳能、电池储存、柴油或沼气发电机,甚至电动汽车作为移动电源。 它们使邻近地区、校园或工业园区能够汇集资源,共享可再生发电。 在一次流行性疾病期间,一个社区微型电网可以确保药店、杂货店和临时诊所保持供电状态,即使周边地区被堵塞。 美国和国外的一些试点项目都证明了这一模式的可行性。

结论:迈向一个具有抗灾能力的能源未来

COVID-19大流行暴露了集中式电力系统的巨大弱点。 供应链的中断、劳动力短缺和突然的需求转移考验了传统电网基础设施的局限性。 分散发电提供了一条务实、可扩展的道路,不仅针对流行病,而且针对自然灾害和其他紧急情况。 通过投资当地清洁的电力、能源储存和智能电网控制,社区可以建立一个即使在极端压力下仍然很强的电力系统。 决策者现在必须采取行动更新监管、提供财政激励和支持让DG更负担得起和可靠的研究。 下一次公共卫生危机可能比预期的要早,电网必须准备好。

外部参考:]