适应火灾：城市如何利用分布式能源增强恢复力

由于加利福尼亚州在2月份（通常是雨季的高峰期）经历了异常低的降水量，该州的部分地区正在减少接下来是干旱情况．这可能会在2020年的州内增加野火普遍，并且它强调了社区需要考虑一系列策略来增加他们对野火的策略。其中一个策略是社区接近其电力系统的方式。

分布式能源(DERs)——现场太阳能、电池储能和微电网——可以帮助减少野火的可能性，并保护社区免受其最严重的影响。城市政府可以发挥重要作用，通过降低采用障碍、投资关键设施和社区微电网、提高能源效率、参与公用事业规划和监管流程，帮助加快这些技术和解决方案的部署。

野火会对我们最脆弱的社区造成不成比例的伤害

加利福尼亚州最近发生的火灾向我们表明，严重的气候相关紧急情况是新的常态（加利福尼亚州的野火“季节”是成为一个全年的现象)，而成本可能是天文数字。仅2018年火灾的经济影响就已经被忽略估计为4000亿美元- 两年两年的两倍预算对整个州来说。加州公用事业公司为避免野火造成额外损失而实施的强制性停电或公共安全断电(PSPSs)的成本也很高。例如，考虑学校停课的成本:PG&E在Kincade火灾期间实施的PSPS500,000名学生去上学，估计社会成本为每天一千四百万元(PDF)．

最近发生在加州的大火向我们表明，与气候相关的严重紧急情况已成为新常态。

受野火影响最大的人是老人，非常年轻，医学上脆弱的和低收入社区，这是不成比例的色彩社区。全国范围内的研究华盛顿大学研究人员的研究表明，美洲原住民对野火影响的脆弱性是白人的六倍。黑人和西班牙裔大约高出50%。这些社区在事件发生前和事件发生后的重建费用上都很吃力。这些漏洞被进一步加剧价格灌木租赁在野火之后，加州加利福尼亚州的住房短缺。在这些事件和之后，富人倾向于离开，穷人往往会留下来;贫困率可以通过完整的百分点攀登遭受重大灾害的地区。

城市必须带头推动弹性解决方案

虽然公司可以在灾难之后离开，城市不能。地方政府对其居民以及留在或返回的当地企业和机构负责。城市需要保护当地经济，留住雇主和工人。建立恢复力是这一等式的重要组成部分。

一个城市采取行动来建立弹性的方法是更大程度地控制他们的能源系统。在光谱的最末端，圣若泽和旧金山正在评估潜力。市政能源系统（购买当地电力基础设施，并将其作为城市公用设施运营），这可以让他们在资源规划中强调地方微电网等投资。其他人正在使用他们的社区选择聚合节目实施类似的解决方案（PDF）．

然而，城市可以通过其他几种方式在传统城市效用关系的结构中促进相同的目标，包括：

1. 简化个人家庭和企业的太阳能+存储许可。
2. 通过投资在关键设施和微电网中的投资增强社区范围的弹性。
3. 促进建筑节能，以解决弹性方程的需求方。
4. 通过与公用事业和监管机构的合作，帮助将弹性融入电力系统规划。

让我们依次看看这些中的每一个。

简化太阳能加存储的允许

在电表后面，solar plus存储可以使我们的家庭和企业实现“连续运营”，使我们能够继续运行空调、冰箱、电灯、计算机和家庭医疗设备。增加这些分布式能源的使用也有助于降低老化传输设备的压力，从而减少火灾危险。老化传输设备是加利福尼亚州营火的罪魁祸首，最具破坏性的在州的历史中。

但这些解决方案是昂贵的 - 而且诸如此类的激励措施1亿美元用于“仪表后电池”计划由加州公用事业委员会实施将无法达到每个人。一个10千瓦太阳能阵列的成本30000美元，而最便宜的特斯拉Powerwall将让你回头$10,000．

米后面的太阳能加存储可以在家庭和业务中启用“运营连续性”。

虽然城市可能无法对太阳能电池板或电池组的价格产生太大影响，但它们肯定可以帮助降低“软成本”——尤其是屋顶太阳能。根据太阳能基金会的说法，安装一个典型的住宅太阳能阵列的许可、检查和互连过程占了大约一半总成本的三分之一（PDF）在美国，这一价格平均在每瓦3到3.5美元之间。与此形成对比的是澳大利亚的平均住宅太阳能价格每瓦浸渍1.30美元-这在很大程度上是由于一个许可和互连过程，该过程将住宅太阳能电池板视为家用电器，而不是电网基础设施的主要部分。

一个太阳能行业和非营利财团正在努力建立一个类似于澳大利亚或德国的许可和检查系统。该系统将包括一个简单、免费的在线申请平台，预先获得批准的安装人员只要从经过认证的设备清单中提取，就会自动获得批准。作为该体系的一部分，随机抽查将确保安装人员遵守规定，如果不合格，公司将失去认证。在这样的系统中，城市控制许可——并影响互连成本——因此它可以大大加快DER的部署，同时也促进当地已经存在的太阳能安装工作这个国家增长最快的就业类别之一．

投资关键设施和微电网

虽然备用电源在单个家庭或小型企业层面上是有意义的，但我们大多数人基本上无法获得这些解决方案。根据美国人口普查数据，34％的美国的家庭被租房者占据，57％的美国人住在多型建筑物中。此外，如果需要疏散他们的家或工作地点，那么有太阳能电池板和一个Powerwall不会更好地完成任何人。

因此，城市需要通过投资在紧急情况下可以提供直接救济的基本设施来使他们的社区的特征成为他们的社区，并且可以作为未来更广泛的当地微电网的基础。学校，娱乐中心和公共住房等市政建筑是明显的候选人。他们经常被认为是“二级临界负荷”并且没有专用的备用电源。城市可以开始小，投资足够的能力来服务通常仅包含的功能占总能源需求的10%至25%这些设施的一部分。

为了最大限度地发挥这些解决方案的恢复力优势，重要的是将其建立在太阳能+储能而非化石燃料的基础上。依靠柴油发电机的设施通常只有足够维持几天的燃料，而每次太阳升起（甚至穿过野火烟雾）电池都会补充。这个石边农场微电网，主要用于太阳能和10种电池，在2017年索诺玛县的火灾中连续运行，再次通过2019年秋季的PG＆E的PSP，其太阳能阵列运行50%的正常生产，尽管有烟和灰。

新兴的电池技术，如流动电池或固态电池，也可以减轻或消除易燃性问题这是标准的锂离子化学试剂。此外，solar plus存储解决方案避免了在紧急运行和每月测试期间燃烧柴油产生的严重污染，这在人口稠密的城市地区引起了关注。

使用的电池不需要静止。60 kWh电池配有中档Tesla Model 3（2018年美国最畅销的EV）储存的电量相当于美国家庭两天的平均用电量（PDF）．电动公交车可以为学校提供备用电力，学校通常在紧急情况下充当避难中心在科罗拉多州的咆哮的叉谷正在考虑圣洁的交叉能量．

城市还可以与提供重要公共服务的私人机构更紧密地合作，包括医疗保健、食品服务、电信、水和废物管理。虽然这些设施中的许多已经拥有强大的备用电源，但它们可能会受益于一种综合方法，该方法可以提高总体系统容量，并将恢复能力优势扩展到其他设施，同时降低总体系统成本。由纽约国家能源研究和发展管理局领导的一项研究（PDF）结果表明，如果:

• 该系统可以比备份发电更频繁地运行，提供更多的服务，访问更多的价值流；
• 关键设施紧密聚集（彼此相距半英里以内）；
• 可通过访问粒度消耗数据（15分钟间隔）优化系统设计；以及
• 在现有公用事业线路上安装转换设备的成本——这是一个关键的成本驱动因素——可以保持在最低水平。

最终，专注于关键设施的微电网可能会进一步扩大。优先顺序可以是支持16基础设施行业美国国土安全部视为“如此至关重要”，他们的无能力或破坏将对国家安全，国民经济，公共卫生和公共安全的衰弱影响。

许多城市还可以利用他们的“城镇和长袍”关系，从当地的学院和大学学习微电网。高等教育机构长期以来一直是微电网领导者因为失败的力量可能意味着失去变化的重要工作。作为德克萨斯大学，奥斯汀的胡安Ontiveros解释说：“如果教授丢失了20年的研究，那是一个噩梦。”Microgrid He Manage，旨在保护大学的5亿美元的研究，是该国最大的一个，并且在过去40年内已经提供了99.999％的可靠性。普林斯顿的Microgrid在飓风桑迪期间保持灯光，当时围绕着新泽西州的阵地。加州大学圣地亚哥的微电网提供了92％的电力需求。

当微电网技术修复伴随着融资解决方案时，这些社区微电网可以在没有城市资本支出的情况下实施。例如蒙哥马利县微电网在马里兰州，由施耐德电气和杜克能源公司开发和资助。在加利福尼亚州，弗里蒙特消防局的微电网正在建设中预计将为该市节省35万美元通过电力购买协议。

促进建筑能源效率

如果太阳能+储能和微电网解决方案能够为高效运转的建筑物和设备服务，那么它们将会走得更远。例如，10千瓦时的电池可以让1.5吨的高效空调(美国SEER 18)运行3小时，大约是低效率空调(美国SEER 9)运行时间的两倍。

城市可以从当地的大学和大学拍摄微电网课程。

换句话说，将备用电源与效率措施相结合的恢复力解决方案将提供更为关键的解决方案“安全时间”（在极端天气事件或野火期间，建筑物能够维持宜居条件的持续时间）。除了保持舒适的温度外，这可能意味着使关键设备保持运行并保持最低可接受的室内空气质量。这在人口稠密的地区和附近非常重要，因为野火产生的烟雾不仅含有树木和植物的残余物，而且还含有有害物质化学制品、油漆和塑料。

安全小时数的主要决定因素包括建筑物的隔热程度（防止极端温度）、室内外空气泄漏量（影响室内空气质量和温度）以及关键设备能够保持工作多久——这是一个与负载相关的备用电源容量的函数（存储在电池中的能量与家用透析机的功耗相关）。

城市领导的努力有助于提高建筑规范，为现有建筑制定排放限制和最低效率标准，要求建筑披露排放和能源性能，并执行设备标准，这有助于提高弹性方程的需求面。

与公用事业和监管机构搞

即使在紧张程度很高的情况下，就像停电时一样，城市公用事业合作对于城市实现其恢复力和可持续性目标至关重要。合作的条件和目标可能会有很大的不同，但是必威体育2018城市公用事业合作协议举例说明城市如何改善通信，并使资源和容量与关键规划需求保持一致。例如，随着加利福尼亚州PG&E等公用事业公司推进恢复区和预安装互联枢纽的开发，城市可以确保这些DER满足城市目标，且不会导致投资提高化石燃料发电能力。

RMI分析研究表明，在关键设施安装solar plus存储的成本与在平均年停机率达到1%时将资产集中在公用事业公司所有的位置的成本相同，并且在任何高于1%的停机水平下，成本都较低。投资于在现有变电站或其附近平衡设备和储存可以缓解输电线路上的压力（通过缓解太阳能生产过剩的影响），并实现配电网部分的“孤岛化”。在非紧急情况下参与加州储能市场可以创造额外的价值流，并进一步提高这些投资的经济性。

在亚特兰大和其他几个地方社区介入佐治亚电力公司最近的IRP后，该公司的可再生能源使用量增加了一倍多。

城市参与不能结束于公用事业关系——城市还必须参与监管过程。综合资源计划（IRP）监管程序，评级案例和试点项目直接影响城市的恢复力和可持续性目标。这些过程可能复杂而神秘，但城市必须表现出来，并将其影响力作为公用事业使用（通常）最大的客户。他们可以利用GridLab等非盈利服务提供商和Greenlink Group或Synapse Energy等盈利性顾问提供的专家证词。他们还可以通过诸如必威体育2018美国城市气候挑战和城市可持续发必威体育2018展董事网络．

乔治亚州和犹他州的城市已经展示了它们是如何影响重大规划决策的。在亚特兰大和乔治亚电力公司最近的IRP中其他几个地方社区的干预下，该公司的可再生能源使用量增加了一倍多，能源存储容量几乎增加了一倍。根据Daniel Tait的说法能源和政策研究所的一名研究员说，“干预者通过证词发挥了作用。随着干预者提出的信息、他们的模型和他们的证词，格鲁吉亚可再生能源和存储的成本竞争力越来越明显。”在犹他州，落基山电力公司已经与几个地方政府合作支持通过州立法，授权为有雄心勃勃的清洁能源目标的社区提供100%净可再生电力。

展望未来

城市的这种参与将使它们能够改善能源系统，投资于社区的恢复力。在我们日益动荡的世界中，所有这些战略都需要从引人注目转变为常态。