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泵站与储备能源

来源:荣格工业传媒 发布时间:2021-05-05 494
工业金属加工泵与过滤
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并不是每个人都会去考虑泵站的储能问题,但经历过自然灾害的人们已经采取措施避免重蹈覆辙。

备用电源是储备能源提供的好处之一。随着飓风、洪水和野火灾害数量的日益上升,水泵站存在失去电力的危险。野火产生的灰烬会落入给水处理厂供水的水流中。其结果是,为这些水泵站和处理设施提供电力的能源网不堪重负。

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储备能源在需要时通过放电提供备用电源。储备能源系统的成本正在下降,这是由于加州等州强制要求存储能源,以及电网中风能和太阳能发电量的增加。对于那些需要管理水和废水处理厂的城市来说,利用这一成本降低,并考虑将储备能源作为应对恢复和备用电源挑战工具箱的一部分,目前正当其时。


自然灾害对水基础设施的影响

水泵站从水源地(通常是河流)取水,并将水排入湖泊和溪流,作为水处理设施的输入源。如果泵站不能工作,其后果可能是致命的,从由飓风、野火引发的洪水灾害实例中可以看出这一点。


据《冒险:飓风桑迪后的海岸》一书描述,在2012年飓风桑迪袭击纽约期间,“96座泵站中有42座因受损或断电而暂停运行,它们本应使风暴降水、废水或混合污水通过系统排出。”2019年夏也发生了类似情况,飓风巴里使新奥尔良的水泵站不堪重压。 


由于201812月的佛罗伦萨飓风,洪水对南卡罗来纳州的废水处理设施造成破坏。美国环保署还在一份“洪灾事件行动清单”中引用了20103月罗德岛波塔克西特河沿岸发生的洪灾。


201912月发生在澳大利亚悉尼的野火也引起了当地水务公司的担忧。新南威尔士州水资源局(NSW)“设置了围堵屏障对潜在的碎片径流进行拦截”,以免野火中与火山灰相关的燃烧余烬进入供给悉尼的水流。


据环境保护署网站介绍,在美国西部,该机构的研究人员称,该地区65%的淡水供应源自森林流域,他们担心这些流域很容易发生森林火灾,具体根据环境不同而异。显然,灾害影响不容忽视,且亟待解决。


据圣保罗地区供水服务公司(SPRWS)估计,该公司每年泵送3900万加仑水,总容量为9000万加仑。明尼阿波利斯水处理配送服务公司(WTDS)估计,其每年泵送210亿加仑的水。在能源方面,这意味着每年消耗能源31500 兆瓦时。平均而言, 泵送、运输和分配100万加仑水所消耗的能量约为1500千瓦时。这个数字似乎很小,但如果把当前和未来的用水需求以及泵站的数量考虑进去,所耗能源数量就十分可观了。

 

能源储备的背景

过去,电网规模的储备能源主要是数百兆瓦级的抽水蓄能或压缩空气储备能源。如果一个100兆瓦的水电站可输出4小时电能,则被称为400兆瓦时水电站。兆瓦级电网存储正在向更小的千瓦级存储单元转变,这是由于加利福尼亚等州对公用事业规模和电表后端能源存储都做出了规定。水泵站的储存属于后一类,位于公用事业量表之后。


风能和太阳能等可再生能源普及率的提高,在天气条件适合发电时储存风能和太阳能以充电,而在需求旺盛时则放电。从化石燃料中充电并没有达到在电网中使用可再生能源的目的。电池价格也在下降,部分原因是消费者对零排放汽车的偏好增加,以及大型工业客户希望通过降低峰值需求费用来降低能源成本。这有助于实现较小兆瓦级和较大千瓦级的更多电网规模电池储备能源。铅酸电池不再是标准。它们正让位于锂离子电池。磷酸铁锂(LFPF即亚铁,代表铁)和镍锰钴(NMC)是住宅储存解决方案的常用化学物质。能源储存成本也在下降。


2008年,电池成本高达每千瓦时1000美元,今天的价格则介于100200美元每千瓦时,视应用不同而异。最终,消费者受益于这些较低的电池价格,因为水务服务公司不会增加供水和排水费率。

 

水处理厂储备能源装置

并不是每个人都会去考虑泵站的储能问题。但经历过自然灾害的人们已经采取措施避免重蹈覆辙。以下六座水和废水处理设施最近正在实施电池能源储备。


加利福尼亚州欧文市的欧文牧场水区(IRWD)位于洛杉矶国际机场东南40英里处,由先进微电网解决方案公司(Advanced Microgrid Solutions)拥有并运营,正在泵站、水处理站和水回收厂安装6.25兆瓦或35.7兆瓦特斯拉电池。其主要动力是每年可为该水区节省50万美元的能源成本。


位于新泽西州考德威尔的考德威尔废水处理厂,距离纽瓦克国际机场西北仅半小时车程处,安装了250千瓦/1兆瓦Eos蓄电池,并配有896千瓦的太阳能备用电源。根据公用事业公司网站介绍,其主要动力是“防止未经处理的废水在长时间(可长达10天)停电期间进入当地水道”。


保罗·R·诺兰废水处理设施(东费耶特维尔)和西区水处理设施位于阿肯色州费耶特维尔,俄克拉荷马市以东200英里,最近安装了10兆瓦的太阳能和24兆瓦时的能源储备装置。这是费耶特维尔、奥扎克电力公司(Ozarks Electric Cooperative)和今日电力公司(Today’s Power Inc.)之间的一个联合项目。其主要推动因素是气候变化,同时每年还能节省18万美元成本。


 Wappingers Fall村的水处理设施,位于纽约市以北两小时车程处,拥有250千瓦,1000千瓦时锌混合阴极电池存储技术微电网。其主要动力是该设施的恢复能力和持续运行能力。


大西洋县公用事业管理局距新泽西州大西洋城赌场10英里,也在安装1兆瓦的电池储备能源系统。其动力是消除未经处理的污水再次流入新泽西州的河流、海湾和海洋的可能性。


俄勒冈州尤金市的一所小学为校内的一口水井配备了储备能源,他们已认识到储备能源在提供弹性方面带来的好处。该水井将改善停电期间的清洁饮用水供应。NEC Energy Solutions新闻稿称,“该项目也是EWEB长期弹性规划工作的一部分,目的是在尤金市周围建立社区配水点,供客户在大规模灾难后的恢复期间使用。”

 

拐点

正如上述废水处理设施的六个能源储存装置所表明的那样,我们正处于一个拐点

泵站储能.jpg

在能源储备系统成本下降的同时,与天气相关的活动成本却在上升。这是水务公司在遭遇断电之前,主动为水和废水处理设施的备用电源设立预算的最佳时机。能量储存提供了备用电源。


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