AGW宏观问题的微电网解决方案

最初在落基山学院出版。莱拉·古克龙

“我们遇到了敌人，而他就是我们。”1970年“地球日”海报上关于污染的美国漫画长片Pogo如此说道。上周下旬，政府间气候变化专门委员会也发表了同样的看法。政府间气候变化专门委员会是世界上最受尊敬的气候变化科学权威。该小组发布了备受期待的第五次评估报告（AR5）。

这份最新报告在很大程度上证实或重申了先前的观察和结论，尤其是敲响了两个主要收获：a）气候变化正在发生，b）我们正在造成气候变化。最大的罪魁祸首是温室气体（GHG）排放，主要是由于化石燃料燃烧造成的，尽管森林砍伐也是一个重要原因。

具有讽刺意味的是，虽然化石燃料燃烧能源部门是全球温室气体排放的最大贡献者，但它也是最容易受到气候变化影响的行业之一。能源部在7月发布了一份令人震惊的报告，其中描述了美国能源部门对气候变化和极端天气的脆弱性。在全球范围内，温度升高伴随着干旱加剧，

更大的野火和更猛烈的风暴，所有这些都对我们的能源系统造成了破坏。

能源系统既是恶棍又是受害者，这种二分法使全球的政策制定者，区域计划者和其他许多利益相关者在应对气候变化的未来时面临严峻的困境。您如何使能源基础设施对气候变化的威胁具有更强的抵御能力，同时还减少由能源产生，传输和分配产生的温室气体排放？

气候变化困境：缓解还是适应？

在桑迪（Superand）飓风过后，受灾严重的沿海城市（如纽约市）的官员面临一个艰难的决定：他们是否应该努力应对气候变化并首先防止海平面上升和风暴袭击，这是公认的长期和全球性问题？还是应该投资建造高高的海堤和其他保护措施，以缓冲城市免受下一次袭击的侵害，这是一项更直接的行动？在市政预算有限的情况下，他们两者都能做到吗？

第一个行动是缓解气候变化。第二是适应气候变化。在资源有限的世界中，这些选择可能看起来是互斥的，但实际情况并非必须如此。投资微电网（可作为宏电网一部分或作为“孤岛”自主运行的较小电网子集）整合分布式可再生资源可以为我们提供一次更可靠，更可持续的能源基础设施。

微网格解决方案

不久前，我写了一篇文章，描述微电网如何帮助您摆脱僵尸启示录；现实是微电网可以帮助我们准备和预防气候变化的更为现实的威胁。应对气候变化必然涉及从化石燃料向清洁能源，效率和可再生能源的重大转变。这种能源具有内在的分布性和弹性，这使其与微电网自然兼容并使其利益最大化。因此，将效率和可再生能源作为微电网的电力架构的一部分，您不必在缓解和适应之间进行选择。您可以同时拥有。您也可以吃蛋糕，也可以吃。

减轻微生物

德克萨斯大学奥斯汀分校是美国最大的微电网所在地，时钟功率为140兆瓦。除了规模外，该设施还因其效率和温室气体记录而闻名。校园的区域能源系统提供热，电和冷冻水，其效率为87％，并已设法将其温室气体排放量降低到其1977年的产出以下（大多数有温室气体目标的国家和公司都将其目标定为1990年的水平）。该大学完成了所有这些工作，同时保持了99.9998％的服务可靠性（是的，就是五个9s）。当您询问大学公用事业和能源管理总监Juan Ontiveros时，他们是如何做到的，他会告诉您“一个词-效率”。

能源效率不仅是减少温室气体排放的最便宜的方法，而且还可以节省能源。这也是最有效的。节省能量通常比产生更多能量容易。 “毫瓦”通常比兆瓦便宜。建造微电网时，能源效率始终是第一步，因为它减少了支持系统所需的总发电量。

建立高效的系统后，就可以轻松地将分布式可再生能源资产（例如太阳能PV，小风能和储能（例如电池））与当今的技术集成到微电网中。这些能源可以替代燃烧化石燃料的集中发电厂，并使发电量更接近实际使用的负荷，因此可以显着减少温室气体排放。将电源与它们所服务的负载并置放置，可以避免传输损耗，从而提高了系统的整体效率。

除了显着的减排收益外，可再生能源资产还可以在将系统集成到微电网中时降低系统的总使用寿命成本，这已经被世界上许多岛屿和农村社区所证明。

智能电网控制使微电网性能进一步提高。这些控件使微电网运营商能够监视和控制微电网中组合的负载和源，以确保系统以最大的效率和可靠性运行。这些控件提供了系统性能的可视性，并允许操作员根据系统条件的变化远程（在某些情况下）自动减少负载或增加发电量。

自适应微网格

在温度更高，水少，野火更加频繁和更加严峻以及极端天气事件更多的未来中，微电网可以提供无与伦比的可靠性和适应性。微电网在极端天气事件中幸存的成功故事充斥着头条新闻。

圣地亚哥天然气和电力公司（SDG＆E）已与能源部（DOE）和加利福尼亚能源委员会（CEC）建立了Borrego Springs微电网。SDG＆E区域的这一脆弱部分位于服务区域的偏远东北角，在一条输电线路的末端，容易发生野火。为了在为该地区提供更好的服务的同时还保护更大的SDG＆E电网，该公用事业公司组装了一个微电网，该微电网结合了分布式太阳能PV，分布式储能，社区和公用事业规模的储能，智能控制，先进的停电管理系统（ OMS）和微电网功能。如果SDG＆E由于野火或其他系统威胁而需要隔离Borrego Springs，社区将拥有能源资产的混合体，这使其能够独立生存。在许多方面，它是微电网的教科书部署-通常与宏电网集成，能够在必要时自给自足，并由分布广泛且可再生的能源组合提供动力。

在缺水威胁当地水资源的地区，将可再生能源纳入当地基础设施的机会同样具有吸引力。大多数分布式可再生能源资产的耗水量远低于集中式火力发电厂（例如煤炭）。风能和太阳能不需要水就能发电。燃料电池，由生物质发电的电厂以及热电联产（CHP）都可以进行优化，以使用比替代方案少得多的水-这对于水资源稀缺和干旱可能会更加持久的社区来说是一个关键优势。

在严重风暴威胁社区的地方，微电网可以确保关键基础设施（如医院，学校和消防局）的电源连续性。在纽约市，纽约大学校园是超级风暴桑迪期间曼哈顿下城黑暗中的灯塔。该大学有一个微电网，可以在整个暴风雨期间维持校园的热量和电力。在几次严重的冬季风暴过后，康涅狄格州州同样也抓住了这个机会，一次使州的部分地区断电了几天。该州提供了1800万美元的资金，用于为九个站点设计和构建微电网功能，这些站点可为警察和消防局等关键基础设施提供服务。

微网格，宏解决方案

对于大多数公用事业公司和许多公司而言，许多经济和政策障碍仍然使微电网成为一个艰难的卖点。即便如此，Navigant Research预测，全球微电网市场将从今年的不到100亿美元增长到平均情况下每年超过400亿美元的水平。同时，越来越多的校园和社区正在寻找一种使微电网为他们服务的方法，我们将在即将发布的博客文章中探讨这一主题。随着IPCC的最新报告为全球变暖的紧急情况提供了更多的燃料，微电网成为缓解和适应气候变化的一种更具吸引力的解决方案。气候变化不必成为气候的末日，微电网可以帮助我们规划通往更光明的能源未来的道路。