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这个小岛代表着能源行业的未来趋势?

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领先于未来:阿尔卡特拉斯岛微电网项目

美国最具创新性的电力项目就位于旧金山湾中部的阿尔卡特拉斯岛。由普林斯顿电力系统公司(Princeton Power Systems)管理的一个微电网——由307千瓦(kW)太阳能板、一套400 kW(2000千瓦时 MWh)的铅酸蓄电池组、两台柴油发电机及其控制器与变流器共同构成——正为阿尔卡特拉斯岛全天候提供电力。

微电网是小型电网的统称,有的位于偏远地区(例如,阿尔卡特拉斯岛、其它某些岛屿或边远的北方社区),也有的与主干电网相连。在后一种情况下,这些电网可在主干电网出问题时与之断开,独立供电。

微电网在最近一段时间开始流行,但不会很快形成气候。美国的电网管理相当落后。许多电网部件比笔者年龄都大(顺便提一下,我在1967年波士顿红袜队失去世界职棒大赛冠军时痛哭了一场),我们在维护现有电网方面做得不够,对其加以改善就更无从谈起。美国土木工程师学会对美国电网的评级为D+,且其估算认为美国每年的投资缺口约为110亿美元。

这一点体现在每天平均会有50万人断电两小时上。伊顿年度停电追踪(Eaton Annual Blackout Tracker)在报告中引述咨询机构邓白氏(Dunn and Bradstreet)的统计数据成,美国59%的公司每周至少会出现1.6小时由断电导致的停工。据伊顿估算,每家公司因为停电导致的平均损失高达4600万美元。白宫近期发布的报告估计,2013年由断电导致的经济损失在180至330亿美元之间。

有些问题可通过加大电网投资轻松解决,但在许多情况下,为能够应对大面积的严重气象灾害或恐怖袭击导致的断电,切实强化供电设施的唯一手段只有投资于微电网。

备用柴油发电机可在有限的时间内提供帮助,但在出现卡特丽娜和桑迪等影响持续时间长的灾害时,可能无法提供液体燃料。一旦出现这种情况,柴油发电机只会提醒我们自己没能力应对最坏的情况,同时也成为难看的累赘。

军队越来越认识到了这一点,因此近来已通过开发微电网来强化其电力设施,并在供电系统中大量使用可再生能源(尽管柴油发电机仍然经常使用)。

2011年,康涅狄格州因飓风“艾琳”和异常的10月暴雪而遭受大范围损失,新泽西州也受到飓风“桑迪”重创,现在这些地方都在迅速建设微电网。

从这一趋势中受益的是普林斯顿电力系统公司。该公司属于首批认识到微电网需求和机遇的公司,这些公司从十多年前就开始推动这一趋势的发展。

最近,我与该公司的联合创始人兼首席战略官(CSO)达伦·哈梅尔(Darren Hammell)先生进行了沟通,想要深入了解该公司的情况及能力。从我们的通话中可以清晰的感受到,公司的创始人很有远见。哈梅尔指出,成立公司的设想发源于普林斯顿大学的寝室,当时这还是某毕业生项目的组成部分。在教授和最早的天使投资人帮助下,公司起初致力于政府研究和项目开发。

我们推出的第一种产品——当时还只是一种原型——安装在了普林斯顿以工业废热作为能源的发电厂。普林斯顿大学自身设有微电网。我们安装了一套电机用来为一座冷却塔提供动力。

普林斯顿电力系统公司主要研究电子产品,如今这依然是公司的主业。

我们开始研究电子技术时,注意力集中在10 kW至500kW这一工商业范畴。第一批项目主要围绕军队—我们为海军最新型的航空母舰开发了一套用来驱动空气处理器的电机。这使我们能够完善相关技术。

哈梅尔指出,在大多数其它人认识到之前,公司的发起人便意识到可再生能源及能源存储或可在系统中发挥更大的作用,但前提是能以适当的方式协调与集成。

大约是在2003年,我们开始研究分布式发电,主要是研究太阳能电池方阵和能源存储。我们仔细考察了可能迎来大发展的太阳能,并认为要让太阳能大展身手,就必须掌握能源存储技术。

二十一世纪第一个十年的中后期,公司创始人在相对偏远的地域看到了电力设施的一些新方向。

当时没人愿为微电网掏钱。我们与圣地亚哥天然气和电力公司(SDG&E)开展了合作。能源部的太阳能电网集成系统(SEGIS)的研发项目也极具远见。该项目的研究方向是,如果大量太阳能发电并网,应当如何管理?我们的概念是利用电力电子技术,结合太阳能电池和负荷控制,以解决太阳能发电的间歇性、输出功率速度和备用电源的问题。

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