《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電網(wǎng)與分布式能源的斗爭(zhēng)

2016-03-22

  去年11月,,微軟公司在懷俄明州的新數(shù)據(jù)中心開業(yè),,它的耗電量巨大,卻沒(méi)有連接電網(wǎng),,而是采用燃料電池用附近下水道的沼氣發(fā)電,。

  綠色能源的成本下降加上政府鼓勵(lì),越來(lái)越多的美國(guó)家庭和公司開始自己生產(chǎn)電力,,這一趨勢(shì)正在威脅主導(dǎo)了130年的電力集中化生產(chǎn)供應(yīng)模式,。

  曼哈頓珍珠街255-257號(hào)門口,只留下一塊并不顯眼的銅牌來(lái)紀(jì)念一個(gè)重要的歷史遺址:世界第一個(gè)集中化的商業(yè)發(fā)電站,。1882年,,托馬斯·愛迪生在這里創(chuàng)建了他的第一座工廠,為紐約金融區(qū)服務(wù),,之后,,電能的傳播大多遵循他創(chuàng)建的這個(gè)模式,直到現(xiàn)在,。

  受成本下降和政府鼓勵(lì)的雙重影響,,越來(lái)越多的美國(guó)家庭和公司開始自己生產(chǎn)電能,這一趨勢(shì)正在威脅主導(dǎo)了美國(guó)和世界130年的集中化電力生產(chǎn)模式,。

  “死亡螺旋”

  美國(guó)電力工業(yè)組織愛迪生電力協(xié)會(huì)在其發(fā)布的一份報(bào)告中警告說(shuō),,電力行業(yè)正在面臨“破壞性的挑戰(zhàn)”,正如固定電話產(chǎn)業(yè)受到移動(dòng)電話技術(shù)的沖擊,。電力公司擔(dān)心,,隨著越來(lái)越多的公司和家庭啟用太陽(yáng)能、風(fēng)能和其他新能源自行生產(chǎn)電能,他們將失去顧客和收入,,與此同時(shí)還得繼續(xù)負(fù)擔(dān)維系龐大電網(wǎng)的費(fèi)用,。這樣一來(lái),電力公司將不得不提高電價(jià),,導(dǎo)致更多顧客流失,境況更加雪上加霜,。在業(yè)內(nèi)他們稱這一連鎖反應(yīng)為“死亡螺旋”,。

  迄今為止,投資者們大多對(duì)于消費(fèi)者自產(chǎn)電能構(gòu)成的潛在威脅不屑一顧,。這種自給自足模式叫做分布式發(fā)電,。自2013年愛迪生電力協(xié)會(huì)的報(bào)告發(fā)表以來(lái),標(biāo)普500美國(guó)公共事業(yè)股指又上升了1/3,。分布式發(fā)電站有的市場(chǎng)份額依然很小,。但電力公司的官員們已經(jīng)日益意識(shí)到這個(gè)對(duì)行業(yè)未來(lái)的威脅。

  “直到不久前,,業(yè)內(nèi)人士還認(rèn)為,,這種情況絕對(duì)不可能發(fā)生,”新奧爾良Entergy電力公司的首席執(zhí)行官里奧·德諾特說(shuō),,“公共電力商業(yè)模式依然是最廉價(jià),,最可靠的供電模式。但現(xiàn)在人們對(duì)它提出了新的要求,,這在我們的控制之外,。”

  或許“死亡螺旋”的說(shuō)法有些危言聳聽,,太陽(yáng)能公司SolarCity的首席執(zhí)行官林登·里弗認(rèn)為,,準(zhǔn)確地說(shuō)是“變革螺旋”。他說(shuō):“當(dāng)你壟斷一個(gè)行業(yè)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)后,,是看不到變化的,,在你眼中變化就等同死亡?!?/p>

  由于需求減少和歐盟對(duì)于可再生能源的鼓勵(lì)政策,,歐洲電力公司已經(jīng)損失了上千億歐元。要避免同樣的命運(yùn),,美國(guó)電力公司必須進(jìn)行大刀闊斧的改革,。

  新能源崛起

  要了解席卷美國(guó)電力行業(yè)的變革,只需要去全食超市(美國(guó)最大的天然和有機(jī)食品零售連鎖)的布魯克林分店看一看,。商店的停車場(chǎng)照明已經(jīng)全部換成可再生能源,,車棚上安裝有太陽(yáng)能電池板,燈柱上裝著風(fēng)力渦輪機(jī),電池儲(chǔ)存的電力足夠使用五天,,供陰雨天使用,。這家商店代表了最時(shí)髦的零售模式,但品牌形象并非投資可再生能源的最大考量,。為全食超市提供這套系統(tǒng)的“城市綠色能源”公司首席執(zhí)行官尼克·布利特斯維克說(shuō),,由于無(wú)需連接當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng),全食超市節(jié)省了約20%的電力成本,,結(jié)果皆大歡喜:“無(wú)需任何犧牲換來(lái)更廉價(jià)的電能,。”

  在美國(guó),,約4.5萬(wàn)家公司和59.6萬(wàn)個(gè)家庭安裝了太陽(yáng)能電池板,。過(guò)去4年,公司和家庭用戶分別增加了3倍和4倍,,而由于能效的改進(jìn)和中國(guó)的電池板產(chǎn)能過(guò)剩,,太陽(yáng)能的成本大幅下跌。

  在過(guò)去幾十年,,美國(guó)的電力消耗緊隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),,但在最近幾年,這一關(guān)系已經(jīng)破裂,。美國(guó)能源信息管理局預(yù)計(jì),,即使在經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇之后,美國(guó)大型發(fā)電企業(yè)2015年的產(chǎn)量將低于2007年,。分布式發(fā)電模式的崛起,,加上能效的改進(jìn),是眾多原因之一,。對(duì)于電力公司執(zhí)行官而言,,需求增長(zhǎng)的突然減緩正在迫使他們面對(duì)現(xiàn)實(shí)。

  分布式發(fā)電的發(fā)展因地區(qū)不同—比如,,在加州和內(nèi)華達(dá)等陽(yáng)光充足的州,,太陽(yáng)能更具競(jìng)爭(zhēng)力—但通常而言,它的成本依然比集中式發(fā)電更高,。然而,,它卻可得到聯(lián)邦和地方政府的慷慨補(bǔ)貼。紐約太陽(yáng)能公司Samba Energy的總經(jīng)理邁克爾·希德里說(shuō),,在扣除免稅補(bǔ)貼后,,一套原價(jià)2.5萬(wàn)美元的家用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際花費(fèi)只有6975美元。等到第4年,,節(jié)約的電費(fèi)就可抵消這筆初裝費(fèi),。

  停電的代價(jià)巨大,因此,顧客即使在安裝太陽(yáng)能電池板和備用電池后,,他們擔(dān)心在陰雨天停電,,因此大多數(shù)人依然連接中央電網(wǎng)?!叭藗兇嬖谝环N誤解,,認(rèn)為太陽(yáng)能不需要電網(wǎng),”Solar City的里弗先生說(shuō),,“事實(shí)上,,電網(wǎng)依然重要?!?/p>

  電費(fèi)之爭(zhēng)

  可問(wèn)題是,如果太陽(yáng)能用戶使用的中央供電減少,,他們支付的電費(fèi)減少,,這其中還包括電力公司的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用,電網(wǎng)的維護(hù)和開發(fā)費(fèi)用,。如果當(dāng)?shù)夭捎谩皟粲秒娏俊庇?jì)價(jià)模式,,消費(fèi)者還可以將自家系統(tǒng)所產(chǎn)的多余電能以同樣的電價(jià)賣回給電網(wǎng)。這相當(dāng)于暗中的補(bǔ)貼,。

  電力公司的抗議日益激烈,。“我們要求:支付公平的費(fèi)用,?!睈鄣仙娏f(xié)會(huì)的大衛(wèi)·歐文斯說(shuō)。如果消費(fèi)者選擇,,“生活在黑暗中”,,這是他們的選擇,但是“如果他們依然要依靠電網(wǎng),,那么就必須為這些服務(wù)付出代價(jià)”,。

  電力公司稱,目前狀況很不公平,,因?yàn)楦挥械南M(fèi)者可以負(fù)擔(dān)安裝太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的費(fèi)用,,從而享受各種補(bǔ)貼,卻讓窮人承擔(dān)更多維護(hù)電網(wǎng)的費(fèi)用,。電力公司的游說(shuō)團(tuán)體在全美各地發(fā)起政治辯論,,試圖讓安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)的家庭支付更多費(fèi)用。2013年,,亞利桑那州同意太陽(yáng)能用戶每月向電力公司支付約5美元的費(fèi)用,,這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電力公司的要求。

  去年,俄克拉荷馬州通過(guò)法律,,要求電力公司和管理機(jī)構(gòu)協(xié)商解決分布式發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用問(wèn)題,,這可能意味著更多的收費(fèi)。在猶他州,,去年8月,,電力公司提高收費(fèi)的要求被政府管理部門駁回,但在其他一些州,,類似的提議相繼出現(xiàn),。

  分布式能源公司對(duì)于這些舉動(dòng)進(jìn)行了無(wú)情的抨擊?!叭绻阏J(rèn)為猛烈地捶打桌子,,世界就不會(huì)改變了,實(shí)在大錯(cuò)特錯(cuò),,”休斯敦太陽(yáng)能公司Sunnova的首席執(zhí)行官約翰·貝格說(shuō),,“允許公共電力公司的反競(jìng)爭(zhēng)行為,最終他們將自食其果,?!?/p>

  如果連接電網(wǎng)的成本太大,消費(fèi)者最終將徹底將它拋棄,。去年11月,,微軟公司在懷俄明州的新數(shù)據(jù)中心開業(yè),它的耗電量巨大,,卻沒(méi)有連接電網(wǎng),,而是采用燃料電池用附近下水道的沼氣發(fā)電。隨著電力存儲(chǔ),、燃料電池和其他新能源技術(shù)的成本下跌,,脫離電網(wǎng)將變得更加現(xiàn)實(shí)。

  電力公司的對(duì)策

  很多電力公司已經(jīng)接受分布式發(fā)電模式不會(huì)消失的事實(shí),。奧緯咨詢公司的邁克爾·布里特說(shuō),,“電力公司不會(huì)有事情?!鼻疤崾?,他們用正確的方式應(yīng)對(duì)變化的市場(chǎng)?!坝泻芏嘧屗麄兲峁└逊?wù)的機(jī)會(huì),,”他說(shuō),“他們可以變得更靈活,,更緊湊,,更專注,。”

  一些電力公司已經(jīng)開始進(jìn)軍分布式發(fā)電領(lǐng)域,。去年,,亞利桑那州最大的公共電力公司啟動(dòng)了住宅太陽(yáng)能計(jì)劃,為約1500個(gè)家庭提供太陽(yáng)能,。

  新澤西電力公司NRG Energy的首席執(zhí)行官大衛(wèi)·克萊恩去年宣布推出小型天然氣發(fā)電系統(tǒng),,允許連接天然氣的公司和家庭脫離電網(wǎng)?!耙坏┯脩裟軌蜃孕袑⑻烊粴廪D(zhuǎn)化為電力,,游戲規(guī)則將被改寫,”至于和NRG現(xiàn)有業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題,,他回答說(shuō),,“如果我們不做,也會(huì)有別人,?!?/p>

  類似的邏輯促使太平洋電氣和南加州愛迪生公司和分析消費(fèi)數(shù)據(jù)的新企業(yè)FirstFuel合作,為消費(fèi)者提供節(jié)能服務(wù),?!半娏居惺裁雌涓?jìng)爭(zhēng)者沒(méi)有的優(yōu)勢(shì),?我們的答案是:它的數(shù)據(jù)和客戶關(guān)系,,”First Feul的首席執(zhí)行官斯瓦普·薩赫說(shuō),“問(wèn)題在于:如何加以利用,?能源效率是關(guān)鍵,。”

  所有這些策略都有缺點(diǎn),。州管理機(jī)構(gòu)經(jīng)常反對(duì)電力公司投資分布式發(fā)電,,因?yàn)樗欣谫?gòu)買該服務(wù)的顧客,卻不利于普通的電力消費(fèi)者,。去年谷歌公司用32億美元收購(gòu)恒溫器公司Nest Labs之后,,消費(fèi)者數(shù)據(jù)的收集變得更加激烈。

  聯(lián)邦能源管理委員會(huì)的前任主席喬恩·魏林霍夫認(rèn)為,,美國(guó)電力企業(yè)可能需要一種更激進(jìn)的解決方案:分割電網(wǎng)的控制,。

  電網(wǎng)是一項(xiàng)非常重要的資產(chǎn),它可以比人人自己發(fā)電更有效率更可靠,。為了強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn),,地方電力輸送系統(tǒng)應(yīng)該作為獨(dú)立的平臺(tái)運(yùn)行,所有競(jìng)爭(zhēng)公司無(wú)論大小都可以使用,。他說(shuō),,“如果人們熱愛電網(wǎng),,他們將找到方式來(lái)負(fù)擔(dān)它的開銷?!?/p>

  而電力行業(yè)的一部分人卻不愿接受如此巨大的改變,。然而,一切跡象顯示,,如果電力公司依然遵循老路,,結(jié)果將是致命的?!叭绻覀儾簧钏际鞈],,那么5到10年后,我們將遭遇‘死亡螺旋’的重?fù)?,”德諾特說(shuō),,“我們卻不能說(shuō),這實(shí)在出乎意料,?!?/p>

  電動(dòng)車帶來(lái)的希望

  想要擺脫對(duì)前途憂慮的電力公司高管們或許可以去底特律的北美國(guó)際車展看看。在那里,,電動(dòng)車正在成為新潮流,。通用汽車公司新推出的Bolt電動(dòng)車在性能上有了大幅的改進(jìn),完全充電后行駛里程可達(dá)到200英里(322公里),。在美國(guó),,電動(dòng)車的銷售一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于制造商們的期望。如果石油價(jià)格停留在每桶50美元,,它們將更加滯銷,。但是,如果有一天電動(dòng)車真正成為主流,,將給電力需求帶來(lái)巨大的影響,。“電力公司的未來(lái)其實(shí)并不灰暗,,”著名企業(yè)家埃隆·馬斯克說(shuō),,“當(dāng)我們改用電動(dòng)交通,我們將目睹電力需求的巨大增長(zhǎng),?!睂?duì)于電力公司而言,馬斯克先生是一個(gè)舉足輕重的人物:作為太陽(yáng)能電力公司Solar City的主席,,他是一位競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,,同時(shí),作為電動(dòng)車公司Tesla的首席執(zhí)行官,,他也是創(chuàng)造電力新市場(chǎng)的先鋒,。他認(rèn)為,,“長(zhǎng)期來(lái)看,我認(rèn)為電力需求可能會(huì)增長(zhǎng)一倍,,如果其中一半靠太陽(yáng)能,,另一半則依靠現(xiàn)有電力公司?!?/p>

  新能源的倡導(dǎo)者則認(rèn)為,,電動(dòng)車和分布式能源正好是絕配。電動(dòng)車本質(zhì)上是長(zhǎng)著輪子的電池,,當(dāng)家庭發(fā)電量有剩余時(shí)正好給車充電,。然而,沒(méi)有人會(huì)愿意必須在沖一個(gè)熱水澡和能夠開車去上班之間做出選擇,。


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