災(zāi)害發(fā)生后,在災(zāi)區(qū)和外界之間的電力和交通網(wǎng)被切斷的情況下,太陽(yáng)能發(fā)電是一個(gè)有效的應(yīng)急發(fā)電手段。但太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)備和設(shè)置都需要一筆不菲的費(fèi)用,所以雖然太陽(yáng)能發(fā)電在災(zāi)害時(shí)可以發(fā)揮很大作用,但為“一時(shí)之需”而愿意承擔(dān)高昂價(jià)格的人還是不多。
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日本防災(zāi)和新能源導(dǎo)入相結(jié)合的補(bǔ)助
日本是個(gè)自然災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家,“多災(zāi)多難”的現(xiàn)實(shí)情況造就了日本極強(qiáng)的防災(zāi)意識(shí)。在解決災(zāi)后電力不足的問題上,日本就是通過設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)“平時(shí)儲(chǔ)電,災(zāi)時(shí)用”的效果的。
為推廣新能源普及并將其與防災(zāi)相結(jié)合,日本環(huán)境省推出了“地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和低碳化同時(shí)實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立分散性能源設(shè)備導(dǎo)入推進(jìn)事業(yè)”。該事業(yè)的支援對(duì)象為災(zāi)時(shí)可作為避難所的公共及個(gè)人建筑。這些建筑在導(dǎo)入和更新減少溫室氣體排放并可在災(zāi)時(shí)供能的設(shè)備時(shí),政府可提供最多相當(dāng)于安裝費(fèi)75%的補(bǔ)助。
日本群馬縣吾妻郡是個(gè)自然災(zāi)害易發(fā)的地區(qū)。此地附近有兩座活火山,有被火山噴發(fā)和山火威脅的隱患。
當(dāng)?shù)氐奈魑崞薷l磲t(yī)院是當(dāng)?shù)氐囊凰⑨t(yī)院。服務(wù)范圍覆蓋吾妻郡將近百分之九十的居民,對(duì)當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療服務(wù)來說具有作用。作為一所公立醫(yī)院,西吾妻福祉醫(yī)院的能源相關(guān)設(shè)備規(guī)模很大,如果這所醫(yī)院在災(zāi)后停電,當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療服務(wù)將會(huì)受到極大影響。為防備災(zāi)后停電,該醫(yī)院引進(jìn)了一套由368.5kW容量的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和416kWh容量的蓄電池組成的獨(dú)立供電儲(chǔ)能設(shè)備,以及一套有15個(gè)系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備。這項(xiàng)相關(guān)花費(fèi)共計(jì)約6億6000萬日元的工程最終獲得了日本政府約4億5000日元的補(bǔ)助金。
西吾妻福祉醫(yī)院的光伏+儲(chǔ)能設(shè)備
更新能源設(shè)備還大幅削減了醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)成本。設(shè)備更新后,醫(yī)院一年的電費(fèi)從以前的約2900萬日元縮減至1800萬日元。在天氣晴好的情況下,醫(yī)院太陽(yáng)能的發(fā)電量可以在滿足醫(yī)院的用電,還可以在一上午的時(shí)間內(nèi)充滿醫(yī)院的蓄電池。在當(dāng)?shù)匕l(fā)生停電時(shí),該醫(yī)院依然可以照常運(yùn)作。
不只有醫(yī)院,吾妻郡的保健福利中心、中學(xué)、政府辦公場(chǎng)所和會(huì)場(chǎng)也借助政府補(bǔ)助金更換掉了使用超過20年的老舊功能設(shè)備,導(dǎo)入新的了太陽(yáng)能發(fā)電、儲(chǔ)能等相關(guān)設(shè)備。
吾妻郡的一所可被作為避難設(shè)施中學(xué)體育館更換了更節(jié)能的LED照明設(shè)備
2019年第19號(hào)臺(tái)風(fēng)“海貝思”襲擊吾妻郡時(shí),強(qiáng)降雨造成的山體滑坡和泥石流使當(dāng)?shù)睾芏喾课菰獾狡茐?,?guó)道也被沖毀。當(dāng)?shù)刂袑W(xué)作為避難所收納了大量前來避難的居民。但臺(tái)風(fēng)造成的停電使避難工作不得不在沒有照明的條件下進(jìn)行,手機(jī)無法充電也導(dǎo)致當(dāng)?shù)嘏c外界的聯(lián)系逐漸變得困難,給避難居民帶來了極大不便。這次在導(dǎo)入太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備的同時(shí),學(xué)校還導(dǎo)入了LED照明以減少災(zāi)害停電后的能耗,充電設(shè)備可供60臺(tái)手機(jī)同時(shí)充電。02
“光伏+儲(chǔ)能”模式的成本效益
在傳統(tǒng)的成本效益計(jì)算中,太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)看起來并不經(jīng)濟(jì),但對(duì)于電網(wǎng)中斷造成的損失進(jìn)行價(jià)值評(píng)估來說,部署太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)其實(shí)是一種穩(wěn)健的投資和成本最低的解決方案。也就是說,為避免停電而采用太陽(yáng)能發(fā)電+儲(chǔ)能項(xiàng)目可以增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
2017年是美國(guó)歷史上與天氣有關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失最大的一年,累計(jì)損失超過3000億美元。同年也創(chuàng)下了美國(guó)有史以來最長(zhǎng)時(shí)間停電的記錄。如果再加上停電導(dǎo)致的生產(chǎn)力下降,災(zāi)后的一系列隱性損失甚至都無法估算。缺電可謂是災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)損失的主要根源。雖然災(zāi)害發(fā)生后人們大多采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電,但設(shè)備故障和燃料短缺可能使災(zāi)區(qū)無法獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)。所以災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)更需要具有彈性的備用電力系統(tǒng)。
2017年颶風(fēng)“哈維”導(dǎo)致休斯頓浸水
2018年,美國(guó)的研究人員為了研究“光伏+儲(chǔ)能”作為備用電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,分別模擬了一所小學(xué)和一座大型辦公樓安裝太陽(yáng)能和儲(chǔ)能項(xiàng)目的效果。
這項(xiàng)研究模擬了太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)在兩小時(shí)停電期間內(nèi)為關(guān)鍵負(fù)載供電。研究者根據(jù)公用事業(yè)客戶因停電造成的業(yè)務(wù)損失,或需要擔(dān)責(zé)的相關(guān)預(yù)期成本數(shù)據(jù),估算了每種建筑類型太陽(yáng)能和儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)程度。
結(jié)果表明,對(duì)于小學(xué)來說,即使在考慮避免停電的成本之前,保守的太陽(yáng)能+電池儲(chǔ)能部署也是經(jīng)濟(jì)的。而如果考慮到避免電網(wǎng)中斷的影響,在將其最佳太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模增加20%,儲(chǔ)能系統(tǒng)容量增加13倍以上后,除了能夠在停電時(shí)繼續(xù)供電外,更大規(guī)模的太陽(yáng)能+儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以為學(xué)校節(jié)省更多的電費(fèi),超過系統(tǒng)成本的兩倍。
而對(duì)于大型辦公大樓來說,在不考慮停電的前提下,太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的,而儲(chǔ)能系統(tǒng)卻不甚經(jīng)濟(jì)。但如果開始考慮到避免停電的成本,在增加35%的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和一定容量的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)后,將避免的停電損失的價(jià)值與節(jié)省的電費(fèi)相結(jié)合,在20年內(nèi),建筑物所有者的凈收益增加了17多萬美元。
結(jié)語(yǔ)
與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)配套使用的光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種可以提供可靠、經(jīng)濟(jì)、高效的備用電源的替代方案。盡管近年來系統(tǒng)成本有所下降,但太陽(yáng)能+儲(chǔ)能項(xiàng)目主要用于提高公用事業(yè)效率等方面。在停電或自然災(zāi)害的情況下,使用依靠太陽(yáng)能發(fā)電的緊急備用電源可以說非常重要。
目前中國(guó)正在大力推廣光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但對(duì)于將光伏發(fā)電和儲(chǔ)能相結(jié)合進(jìn)行發(fā)展,甚至在其中加入防災(zāi)要素進(jìn)行發(fā)展,及提供相關(guān)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助的政策尚不夠充分。日本將新能源與防災(zāi)相結(jié)合的思路在一定程度上對(duì)中國(guó)新能源未來的相關(guān)政策上或許具有借鑒意義。如果在中國(guó)的一些災(zāi)害高發(fā)地區(qū)因地制宜地推動(dòng)新能源普及,甚至可以同時(shí)具有“脫貧、環(huán)保、防災(zāi)”等1+1>3的額外經(jīng)濟(jì)效益。
原標(biāo)題:新能源和防災(zāi)相結(jié)合的“光伏+儲(chǔ)能”經(jīng)濟(jì)嗎?