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清洁能源为空军提高能源韧性
David Labrador,落基山研究所编辑




2016年4月末,落基山研究所举办了第三届电力创新实验室年度研讨会。来自北美各地(从北卡罗莱纳州到渥太华,从加利福尼亚到纽约)的13支团队参加了为期4天的密集活动。在这一有着“电力行业创新训练营”之称的研讨会上,与会人员就新型商业模式、能源创新区域和评估分布式能源的全新方式等议题展开了讨论。并与来自落基山研究所的引导员、Reos Partners公司以及参会专家一起,贡献自身力量,推动电力创新的加速发展。本文将对其中一个议题进行具体介绍。

落基山研究所于2017年4月举办了第四届电力创新实验室研讨会。 更多详情请访问活动官方网站。您可以在此观看活动介绍视频

2012年,飓风桑迪在美国东北部多地肆虐,造成位于新泽西州的麦圭尔·迪克斯·雷克赫斯特联合基地(MDL联合基地)附近的多个区域受灾。该联合基地在飓风桑迪的灾后重建工作中起到了关键作用。这座基地,包括曾被人熟知的麦圭尔空军基地,作为临时区域给灾后重建工作提供了重要的支持,为超过100家非营利组织和政府部门提供救援工作和援助分配,包括联邦应急管理局(FEMA),美国陆军工兵部队(USACE)和美国国土安全部(DHS)等。“当时,基地是接受援助和调度救援工作的中心,”美国空军设施、环境、能源助理秘书长办公室(Office of the Assistant Secretary of the Air Force for Installations, Environment, and Energy)特别助理Michael Wu表示:“但他们能够做到这一点的原因仅仅是因为飓风没有袭击那里。如果飓风范围再向南部扩张一点,那么基地将和其他地区一样被摧毁。”

飓风桑迪的经历生动地证明了能源韧性(energy resilience)在空军任务保障方面起到的关键作用。也是出于这一原因,Michael Wu和来自美国五角大楼空军总部、MDL联合基地、国家可再生能源实验室(NREL)组成的联合团队共同参加了落基山研究所组织的第三届电力创新实验室年度研讨会,探索如何通过清洁能源提高能源韧性。

一个(勇敢的)新世界

空军团队参加电力创新实验室的目的是要在“整个空军系统内打造一个可复制且可规模化的流程,从而更好地实施能源韧性项目,并实现能源韧性系统,”Michael Wu如此说道。“我们的工作性质是需要随时准备就绪,气候变化对我们的工作带来极大的挑战,并且已经对我们的设施产生了冲击,在今后也会影响我们的运行能力。”

所有企业都需要为更频繁、更剧烈的风暴威胁做好准备。白宫近期发布的备忘录气候变化与国家安全将气候变化称为是“对国家安全越来越严重的威胁,无论在国内还是在国外,”并要求所有联邦组织“确保在国家安全原则、政策和规划中周全考虑气候变化的相关影响。”以空军为例,Michael Wu指出:“我们目前已经在使用的能源韧性工具主要是为关键设施准备的个体柴油发电机。”但柴油燃料终会用尽且难以持续供应,特别是在遭到大规模破坏的情况下。Wu相信“我们正处在一个不断出现新威胁的严峻环境,因而对长期大范围断电事故有更大的担忧。”

空军系统作为军事组织,需要考虑的威胁多种多样,而气候变化只是其中一项。Wu解释道:“我们许多新的防御工作之所以存在,是因为科技发展的突飞猛进也往往意味着更大的隐患。”例如,随着世界的互联水平不断提高,它对于各种蓄意破坏行为也越来越敏感。据透露,2013年4月有人仅使用断线钳和一把步枪就击毁了硅谷地区的一座变电站,造成了1500万美元的损失并花费27天才将设备修好。虽然PG&E电力公司用其它电网资源弥补了这次事故造成的影响,但这一事件证明,我们的电网基础设施事实上是非常脆弱的。

全球化思考结合地方执行力

飓风桑迪事件的发生促使MDL联合基地开始利用本地开发的清洁能源技术和手段。“他们真心希望为他们自己和基地中的任务伙伴创造更加自给自足和更具韧性的能源供应,”Wu如此说道。MDL联合基地最终的解决方案包括了能源存储、可控负荷、以及“高度的可再生能源比例,因为这能够加强我们在长时间断电的情况下仍然可以继续完成任务的能力,”他说。

参加研讨会的联合团队的终极目标不仅仅是为这一个联合基地,而是为所有美国军事基地寻找创新的解决方案,并确保能源韧性系统能够应对任何事故,而不仅仅是天气相关的自然灾难。用Wu的话来说:“我们要如何创造一个可以学习的、可复制的和可规模化的流程?我们如何做才能让这个解决方案对MDL联合基地有所帮助,同时又能够为整个空军系统所运用?”Wu认为团队的做法非常正确,因为他们在面对问题时没有简单地找一家建筑和工程公司前往MDL联合基地负责能源韧性项目,而是“选择坐下来以长远和策略性的思考方式

来自落基山研究所的空军团队研讨会协调员Jason Meyer认为:“能够与这一支团队共同工作非常令人兴奋,因为他们在任务保障的能源韧性方面有如此众多的不同视角。来自MDL联合基地团队成员的实战经历、来自空军总部(HQ AF)的系统策略、来自国家可再生能源实验室在一系列类似项目上的经验,以及来自O’Brien & Gere公司(MDL联合基地合约商)的技术能力,所有这些视角和经验的碰撞,最终真正推进了MDL联合基地解决方案的开发,同时还兼顾了方案在整个空军系统内的普及方法。”MDL联合基地是一个能够被规模化推广的绝佳例子。Wu表示:“在基地和空军总部内部会涉及到非常多的利益相关方,并且这是一个联合基地,包括所有四方面的任务内容,”因此在研讨会上为利益相关方制定解决方案流程具备非同寻常的价值。此外,团队还研究了如何与地方电网运营商PJM和地方电力公司Jersey City Power & Light寻求合作机会。

私营部门提供的——和需要学习的——经验

空军设施在能源韧性方面所面临的问题和机遇与任何一个大型机构是一样的,并且许多这样的机构都组队参加了电力创新实验室研讨会。Wu认为:“他们所提供的平台,以及研讨会的组织人员和其他团队正在进行的类似项目,都使得研讨会变得与众不同。”他表示他们的团队从“其他团队如何努力应对相同问题的过程中”学到了很多,包括:“如何为此类事件买单?能源韧性的价值是什么?我们如何在常规的运行中,而不是仅仅在试点项目中处理这些问题?”

Wu表示:“我们和其他部门有许多共同的能源韧性需求——包括金融系统部门和城市等。虽然我们的使命有一些不同,但在能源韧性方面的需求实际上是非常相似的。这一类人有望能够帮助推动技术和市场因素朝着共同的方向发展。我认为发现共同需求是非常关键的,这将帮助我们创建更加标准化的商业模式,从而实现更大范围的推广,并且有望使我们在创建韧性能源系统过程中,具备持续不断提升与完善的能力。”

 “能源韧性与能源韧性系统是很多不同类型的利益相关方关心的话题,”Meyer总结道。“需求的复杂性——从灾难发生时的任务保障、就地避难到维持关键设施的持续运行——与能够提供解决方案的技术的复杂性和创新性在这里结合。”电力创新实验室研讨会是“一个如此强大的论坛,它能够结合各个不同利益相关方和组织方的能力,齐力解决这些挑战,共同开发解决方案。”

空军的重要使命

 “空军系统在过去的三十年间,每一次任务扩张或变化或新技术的应用,都对我们的设施用电能力提出了更高的要求,”Wu总结道,“我们网络任务的发展,空间任务的发展,无人驾驶飞机的发展和其他新平台的发展——所有这些都更具互联性,从而出现了新的互相依存关系。”

随着电力对空军系统的作用越来越关键——无论他们的任务是为地方提供灾后重建,为全球各地提供空军支援,还是通过地球轨道卫星进行可靠的通讯——他们对能源韧性的要求也越来越高。也正因为此,现场可再生能源发电和储能技术所蕴含的能源韧性能力才具有巨大的潜力,因为它们可以有助于确保空军在自己的国土、在地球的另一边、甚至是在外太空,时刻做好准备。