維修還是改造?波多黎各面臨嚴峻的電網選擇

該島希望升級其基礎設施,但必須首先等待電力恢復

2017年9月30日,在波多黎各維加阿爾塔,颶風瑪麗亞摧毀的電線杆。

自颶風艾爾瑪摧毀波多黎各大部分老化的電網以來,已經過去了 68 天;自從颶風瑪麗亞完成這項工作,導致近 340 萬居民全部斷電以來,已經過去了 54 天。該島的國有公用事業公司、美國政府以及從其他公用事業公司借調來的工人正在安裝新的電線杆、線路和配電線路,以取代被風暴吹走的那些。儘管已經取得了進展,但超過一半的波多黎各仍然在沒有一些現代生活必需品的情況下苦苦掙扎,包括照明、製冷、空調和計算機網路接入。然而,如果不進行重大改進以建立一個更具彈性的電網,許多人都在質疑波多黎各如何在下次重大風暴來襲時避免類似的災難。

美國聯邦緊急事務管理局 (FEMA)、美國陸軍工程兵團以及參與當前修復專案的其他機構的共識是,波多黎各現在以及長期以來都迫切需要對電網進行改造。上週三,在新聞釋出會上,波多黎各電力局 (PREPA) 執行董事裡卡多·拉莫斯表示,該公用事業公司已制定“轉型計劃”以改善服務。在新聞釋出會後的 24 小時內,一條據稱幾天前修復的輸電線路發生故障,導致聖胡安和其他幾個城市再次陷入黑暗,直到隨後幾天才能再次恢復供電。

這就是波多黎各電力的本質,因為 PREPA 在努力維持其脆弱的電網線上的同時,承諾進行迄今未能實現的改進。2016 年 9 月為期三天的停電使電力公司之前升級該島脆弱電網的努力脫軌。(pdf,西班牙語)拉莫斯的新計劃缺乏具體細節,但包括兩個關鍵組成部分:更好地在全島範圍內分配發電廠,以及實施微電網,這些微電網服務的客戶較少,但可以在主電網故障時保持照明。


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為故障做計劃

微電網是一個本地的、自給自足的發電機網路、儲存裝置(通常是電池)以及將電力輸送到需要服務的住宅、企業和其他結構的裝置。這種設定的一個關鍵好處是,它可以作為主電網的一部分執行,也可以自主執行。這些電網可以透過燃燒柴油的發電機或化石燃料和可再生能源(如太陽能和/或風能)的組合來供電。

以這種方式分配負載可以減輕對一個主要系統的依賴,該系統的故障可能會切斷整個島嶼的電力。波多黎各需要分散在整個島嶼的微電網組合,以具有成本效益的方式提供電力,波多黎各圖拉沃大學工業管理工程學教授 何塞·安東尼奧·桑蒂瓦涅斯 說。“微電網是波多黎各的一個很好的選擇的另一個原因是,島上有一些難以到達的地方,[PREPA] 說它永遠無法在那裡輸送電力。”這些居民生活在主電網之外,並且主要依靠行動式發電機發電。

波多黎各的許多企業和旅遊度假村也有自己的獨立電源網路,以便在緊急情況下甚至在 PREPA 的正常停電期間運營。PREPA 的客戶停電率是美國其他公用事業公司的四到五倍 (pdf)。桑蒂瓦涅斯說:“不過,主要問題是,居住在農村地區的人們沒有錢來建造或管理自己的微電網”,因此政府必須介入提供幫助。

這些獨立的系統還有其他缺點:“很多人都想成為主電網的一部分,因為電力質量要好得多,”美國公共電力協會工程服務高階副總裁 邁克·海蘭 說,該協會是公用事業行業的貿易團體。“當涉及到電子產品和製造業企業時,這是一個大問題,在這些企業中,他們不能有瞬態尖峰或閃爍,這些尖峰或閃爍會導致電壓突然變化,從而可能[損壞]或凍結他們的電子裝置。”主電網的大規模能源生產使其能夠平滑微電網無法平滑的電壓突然變化。“我是微電網的忠實擁護者,但它們並不是許多人認為的救星,”他補充道。

PREPA 計劃中提到的分散式發電承認該島需要更多分佈在整個島嶼的發電機,並且它們需要更靠近其消費者。PREPA 的許多大型發電廠都位於薩利納斯、瓜亞尼利亞和島嶼南部海岸附近的城鎮,那裡的土地價格較低,而且 聯邦石油提煉公司 曾經在那裡運營一家大型(現已倒閉)煉油廠。然而,大多數人口居住在島嶼北部,與南部被多山的中央地區隔開。

南部地區需要大量設施的時代已經過去了幾十年,“波多黎各州長有興趣將發電機組安置在更靠近他們支援的人口的地方,”陸軍工程兵團民事和應急行動副指揮官唐納德·傑克遜少將在 10 月 31 日的美國參議院國土安全和政府事務委員會聽證會上作證說。“這將消除目前島上所需的長輸電線路。[美國能源部] 正在研究這個問題。”

桑蒂瓦涅斯認為,這一舉措早就應該採取了。“將電力從島嶼南部輸送到北部一直是一項徒勞無功的事情,”他說。風暴已經過去兩個多月了,“大多數人仍然沒有電。”

除了更好地在全島範圍內分配發電廠外,更多地使用地下電纜可以使電力公司能夠向客戶輸送電力,而無需擔心被颶風颳倒的電線杆和線路。這種方法在波多黎各首都聖胡安的部分地區一直有效——儘管電纜可能容易受到洪水破壞。地下電纜的侷限性包括成本高昂——是地上線路和電線杆的 10 倍——以及該島多山的地形。海蘭說,地下電力電纜的製造也比架空電線需要更多的時間和金錢。他還補充說,因為它們是看不見的,所以很難知道它們何時被損壞。儘管如此,海蘭承認,在島嶼的特定地區考慮未來的地下線路是有道理的。

另一種方法是用來自太陽能和風力發電場的電力來補充更多電網的柴油發電機,儘管桑蒂瓦涅斯說,這種電力來源太不穩定,無法取代化石燃料電網。桑蒂瓦涅斯補充說,太陽能電池板等可再生能源對於一棟房屋或一組房屋來說是不錯的選擇(如果他們能夠負擔得起),但對於整個島嶼來說則不然。“我懷疑,如果再次發生 5 級颶風,那些太陽能電池板尤其會被風吹走,”他說。

2017 年 10 月 2 日,在波多黎各胡馬考,颶風瑪麗亞過後,太陽能電池板碎片散落在太陽能電池板田地中。圖片來源:裡卡多·阿杜恩戈 蓋蒂圖片

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然而,這些升級都不會很快發生,因為 FEMA 不允許資助它們。1988 年的《斯塔福德災難救濟和緊急援助法案》授權政府機構僅將公用事業服務恢復到災前狀態。此外,PREPA 沒有資金支付升級費用。FEMA 管理員布羅克·朗在 10 月 31 日的參議院委員會聽證會上作證說:“美國陸軍工程兵團正在努力將電網重建到美國規範標準。”“通常,我們必須恢復到災前狀態,但這顯然不是最佳狀態,也不是我建議[波多黎各] 採取的方式。我們不想再次陷入這種境地。”

朗補充說,即使 4 級或 5 級風暴(如艾爾瑪或瑪麗亞)會擊倒任何地上電線,即使它們連線到新安裝的電線杆上。“之後需要進行的討論是:我們如何建設一個具有彈性的電網?”朗告訴委員會。“這將需要比《斯塔福德法案》賦予我和 FEMA 的權力大得多的權力。”朗表示,該機構需要國會提供額外的法律授權,才能為任何額外的改進提供資金。

PREPA 在 5 月份的破產進一步使波多黎各改善電網彈性的努力複雜化。這家政府所有的電力機構負責約 90 億美元的島嶼 730 億美元債務。波多黎各於 1941 年成立 PREPA,成為該島當時 150 萬客戶的唯一電力供應商。朗作證說,該公司發電廠的平均使用年限目前已超過 40 年,他補充說,“在全球範圍內,發電廠的平均使用年限為 18 年。”

PREPA 最近因授予幾份大合同而成為頭條新聞,這些合同本可以花費 FEMA 的大量資金,顯然沒有獲得該機構的批准。第一份是與一家位於蒙大拿州的兩人工公司 Whitefish Energy 達成的 3 億美元交易,該交易此後被取消,目前正在接受調查。僅僅幾天後,PREPA 又授予 第二份有問題的合同Cobra Acquisitions 付款,Cobra Acquisitions 是總部位於俄克拉荷馬城的大型能源公司 Mammoth Energy 的子公司,金額為 2 億美元,儘管這家小公司在災後恢復方面經驗不足。此後,這家電力公司轉向紐約州和佛羅里達州的公用事業公司,FEMA 將幫助支付這些公司的服務費用。紐約州的公共和私營公用事業公司 已經承諾派遣 350 名公用事業人員和 220 輛車輛,後續還將有更多人員和車輛。

最終,對波多黎各電網的重大改進將不得不等到 PREPA 及其合作伙伴修復颶風對現有基礎設施造成的破壞之後。“試圖在進行重大變革的同時啟動和執行電力不一定可行,”史蒂夫·豪澤 說,他是 GridWise 聯盟 的執行長,該聯盟是一個遊說組織,致力於推動美國政府投資升級該國的電網。豪澤曾任能源部 國家可再生能源實驗室 的電網整合副總裁,他補充說,“如果你想用現代設計重建它,可能需要數年而不是數週。”

毫不奇怪,FEMA 資金的限制讓波多黎各人感到不滿,他們中的許多人面臨著艱難的選擇:要麼在至少再經歷幾周的停電中生活,要麼撤離到大陸。PREPA 計劃到 11 月中旬使其 50% 的電網上線,到 12 月中旬幾乎全部上線。然而,其他估計表明,該島一些農村地區最早也要到春季才能通電。

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