微电网如何在极端天气事件中保障持续供电

Renewables-based microgrids and peer-to-peer energy trading can help increase energy security, research shows.
Renewables-based microgrids and peer-to-peer energy trading can help increase energy security, research shows.Image: Unsplash
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  • 研究表明,基于可再生能源的微电网和点对点能源交易有助于提升能源安全。

  • 集中式电力系统依赖大型发电厂和输电网络,因此容易受到极端天气事件和单点故障的影响。

  • 但微电网能够自给自足,既可独立运行,也可与大型电网协同运行。

  • 然而,公众观感有时会成为微电网推广的障碍,因为微电网往往需要占用大量土地。

加布里埃尔气旋袭击新西兰北岛,导致电力网络大范围受损,数以万计的家庭和企业断电。

政府宣布进入国家紧急状态(这是新西兰历史上第三次宣布国家紧急状态),以协调受灾最严重地区的应对工作。

电网运营商 Transpower 在部分地区断电后宣布电网紧急状态,并建议民众“做好停电数天至数周而非数小时的准备”。

这再次凸显了集中式电力系统面对日益严重的极端天气事件时的脆弱性。面对气候变化带来的挑战,社区采用更具韧性、能够经受考验的能源解决方案至关重要。

就在几周前,奥克兰和北岛北部刚遭遇创纪录降雨和洪灾;此次气旋是上个月以来袭击该地区的第二场重大天气事件。

我们的研究探讨了基于可再生能源的微电网和点对点(P2P)能源交易如何帮助减轻这些影响,并增强能源独立性与安全性。

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集中式电力系统的脆弱性

集中式电力系统依赖大型发电厂和输电网络。它们容易发生单点故障,因此易受极端天气事件影响。

加布里埃尔气旋和奥克兰近期洪灾都导致了大范围停电,是这种脆弱性的典型例证。

微电网(由少量发电资产组成,通常由社区运营)和 P2P 能源系统为可持续且有韧性的能源发展带来希望。微电网能够自给自足,既可独立运行,也可与大型电网协同运行。它们可以利用多种可再生能源,包括太阳能、风能和水力发电。

对于远离主电网或易遭受极端天气的地区,微电网是理想选择。Image: Conversation

微电网非常适合远离主电网的社区或易遭受极端天气的地区。

P2P 能源系统让个人和社区能够自行发电、共享能源并相互交易。这创造了一个去中心化能源市场,并有助于更高效地利用和分配能源。

案例研究

世界各地的许多微电网和 P2P 能源项目展现了这些解决方案的潜力。在印度农村地区和撒哈拉以南非洲,太阳能微电网为未接入主电网的偏远社区提供电力。

布鲁克林微电网也是纽约市一个成功项目的典范。它让居民能够发电、共享能源,并与社区中的其他人交易。这创造了一个效率更高、更可持续的能源市场。

另一个成功的微电网和 P2P 能源项目位于密苏里州罗克波特镇。龙卷风摧毁该镇的电力基础设施后,当地建立了社区微电网。该微电网由风能和太阳能供电,即使在极端天气期间,也能为社区提供稳定可靠的能源。

2017 年,玛丽亚飓风重创波多黎各,鲜明地提醒人们能源独立和韧性的重要性。飓风对该岛能源基础设施造成大范围破坏,居民数月无电可用。风暴过后,岛上许多社区转而采用微电网来满足能源需求。

成本效益与社会接受度

我们的研究表明,经过优化后,无论是并网还是离网微电网,都可以具备成本效益。在奥特亚罗瓦新西兰,它们的成本可与传统电力持平,甚至更低。

我们在奥特亚大巴里尔岛、拉奇乌拉斯图尔特岛以及奥哈库内镇开展的案例研究证明了这一点。

在这些地区部署微电网和 P2P 能源系统,有望增强能源韧性,并为社区节省电费。

这些技术在社会层面的吸引力和接受度是关键因素,将决定其成效和能否广泛普及。公众观感有时会成为其推广的障碍。

例如,微电网通常需要占用大量土地,以安装太阳能板或风力涡轮机等可再生能源设施。然而,一些社区可能会因对土地利用的担忧而抵制这些项目的开发。

视觉影响对周边地区造成的影响,或可能对野生动物栖息地造成的干扰,也可能成为人们抵制的原因。

在这些情况下,项目开发者和地方当局与社区开展沟通十分重要。他们需要回应社区的担忧,增进人们对这些技术及其益处的了解,从而争取对项目的支持。

示范项目也可以展示微电网和 P2P 能源解决方案的能力和益处。让当地社区参与项目开发并拥有项目资产,可以提高其社会接受度。

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