选择电源的关键要素

为了在电力供应延迟的情况下满足电力需求，中游企业有多种选择。

随着电力需求持续增长，可靠电源的需求变得日益迫切，尤其是在偏远或基础设施薄弱的地区。由于公用事业接入周期长，中游能源行业经常面临电力供应缺口。正如RPower销售高级副总裁Ryan Rudnitzki所指出的，弥合这些电力需求缺口的方案很大程度上取决于具体情况。

尽管鲁德尼茨基的雇主，总部位于德克萨斯州的 RPower 公司，提供包括发电系统的设计、建造、所有权、运营和维护在内的一系列服务，但他表示，每个应用都各不相同。

“没有一劳永逸的解决方案。满足您电力需求的最佳方案实际上取决于具体情况，”鲁德尼茨基在休斯顿举行的2024年燃气机械大会（GMC）上发表演讲时表示。鲁德尼茨基的演讲题为“等待电线——行业电气化如何影响项目以及满足预期需求的方案”，探讨了天然气行业运营电气化的方案和挑战。

当前发电趋势

鲁德尼茨基强调，尽管电子和数字消费不断增长，但过去二十年来，电力需求增长一直停滞不前，部分原因是电力使用效率的提高。然而，包括工业电气化和数据中心兴起在内的新因素正在推动需求上升。“随着电气化进程的推进和数据中心的不断发展，电力需求预计将显著增长，”他说道。

推动电力需求增长的主要因素之一是人工智能（AI）和云计算的快速发展，而这两项技术都高度依赖数据中心。鲁德尼茨基表示，更极端的预测表明，未来五年电力需求理论上可能会翻一番，但电网容量限制和能效提升等挑战可能会抑制这种快速增长。

与此同时，能源结构也在发生变化。“今年上半年，新增发电量的70%来自风能和太阳能，”他指出，电池储能也取得了增长。尽管如此，可再生能源的间歇性以及对可调度电力的需求凸显了天然气的重要性。鲁德尼茨基指出，天然气仍然是能源结构中的关键组成部分，尤其是在德克萨斯州，该州出台了多项激励措施，鼓励增加天然气发电，以稳定电网。

电力供应面临的挑战：德克萨斯州案例研究

电力供应面临的一大挑战是需求与电力公司提供新连接的速度不匹配。鲁德尼茨基提出了一个假设情景：一家中游企业需要为新建的加工厂供电，但却面临着长达数年的电力公司接入等待期。

正如鲁德尼茨基所说，“一家中游企业可能会向电力公司申请电力，但电力公司可能要到2030年才能供电，导致电厂投产时间延迟数年。” 这种工期缺口最初可能导致原本预计18个月的项目工期再延长18个月，但由于系统性问题和电力需求增加，尤其是在德克萨斯州等地区，这种情况往往会持续更长时间。

在这种情况下，中游企业必须考虑替代电力解决方案，因为传统电力公司无法满足所需的时间要求。鲁德尼茨基与这些企业的合作经验凸显了人们日益增长的担忧：“这不仅仅是电力需求的问题，还涉及到避免让你的生产商每月支付的电费高于竞争对手的问题，”他说道。

弥合差距的权力选项

为了应对电力供应延迟带来的电力需求，中游企业有多种选择，鲁德尼茨基将这些选择归纳为三种基本方法：

发动机驱动设备：当企业面临电力供应有限或延迟时，使用天然气发动机驱动的压缩设备是一种常见的解决方案。如果现场天然气供应充足，这种方法尤其具有吸引力。鲁德尼茨基表示：“如果必须向设施供电，那么有时将设施完全电气化（消耗 30 兆瓦而不是仅消耗 15 兆瓦）更具成本效益。但是，如果当地变电站只能支持 15 兆瓦的电力，则可以选择发动机驱动的压缩机，从而避免需要额外的现场发电。”

租赁发电设备：租赁电力是短期弥补电力缺口的有效解决方案。鲁德尼茨基将其描述为适合临时电力需求的方案：“如果您需要短期快速解决方案，租赁发电设备是理想之选。”

微电网：随着电力缺口持续时间的延长，微电网成为更具经济可行性的解决方案。“当需要弥补三、四年甚至更长时间的电力缺口时，微电网的经济效益就更加显著了，”鲁德尼茨基指出。微电网通常是一个长期交钥匙工程，集成了发电资产、开关设备以及（如有必要）变压器。

微电网：一种更长远的解决方案

微电网正日益被视为解决能源密集型行业（尤其是那些需要稳定可靠电力供应的行业）电力缺口的有效方案。虽然与租赁或使用发动机驱动的设备相比，建设微电网的初始成本可能较高，但在弥补电力缺口可能需要数年时间的情况下，其长期效益可以超过这些成本。

鲁德尼茨基表示：“当你考虑未来三到五年的临时电力需求时，微电网的经济效益就更明显了。”他强调，可再生能源、电池储能和本地发电的整合提供了一层额外的安全保障，降低了对传统公用事业公司的依赖，并减轻了电力波动带来的风险。

电力可用性和调度方面的挑战

企业面临的一个关键问题是无法及时获得电力供应，这通常是由于电力公司审核和批准用电申请的等待时间过长造成的。正如鲁德尼茨基所说：“问题不在于是否真的没有电；当然，电力短缺的情况确实经常发生。但更常见的情况是，电力公司审核申请的队伍太长，从提交申请到得到处理可能需要等待一年时间，所以即使有电可用，你也需要等待很长时间才能得到答复。”

电力公司在审核并网申请后，通常会发现需要安装特定设备以确保电力安全稳定分配。这些设备可能包括变压器、开关、重合闸和断路器，由于供应链问题，每种设备的交付周期都可能很长，而一些电力公司由于劳动力不足，甚至难以按时完成所有设备的安装。

面对此类延误，企业往往需要重新评估预期。“人们根据以往经验预期了一定的互联互通交付周期，但他们现在意识到，不能指望插上电源线就能立刻用上电，”鲁德尼茨基说道。因此，企业必须探索替代电源方案，以弥补电网连接最终完成前的电力缺口。

利用发动机驱动压缩来降低电力需求

对于急需电力的企业而言，使用发动机驱动的压缩机是一种潜在的解决方案。鲁德尼茨基强调，利用发动机驱动压缩机满足进气和/或残余压缩需求，可以降低客户对电网电力的需求。这种方法在电网基础设施不可靠的地区尤其有利。

发动机驱动解决方案的另一个好处，尤其对天然气公司而言，是它们通常可以完全对冲成本。正如鲁德尼茨基指出的那样，“用于驱动压缩设备的天然气最终会返还给生产商。如果生产商为贵公司设施的天然气消耗支付了高额费用，他们也能在市场上获得丰厚的天然气收益，所以他们并不太在意成本。”

然而，尽管燃气动力系统高效，但也存在一些弊端。燃气发动机虽然效率高，但与电动系统相比，其排放量通常更高。这在减排和可持续发展目标的背景下尤为重要。“燃气发动机是清洁的，但从二氧化碳当量（CO2e）的角度来看，电网（尤其是在德克萨斯州）更清洁，”鲁德尼茨基说道。如果企业过度依赖燃气发动机，那么致力于减排的企业可能会发现自己与减排目标背道而驰。

位于德克萨斯州拜伦市的 Kristen Distribution 公司安装了一台备用发电机组。

此外，燃气发动机的维护要求更高，如果维护不当，可用性也会降低。“发动机内部结构复杂，活动部件比电动机多，因此需要投入更多精力来维持其正常运行，”鲁德尼茨基说道。

租赁发电：一种短期电力解决方案

另一种可行的电力保障方案是租赁发电，通常用于满足短期需求。鲁德尼茨基将一种解决方案描述为“巧妙的”，即用拖车装载涡轮机。对于占地面积较小的地区，例如马塞勒斯页岩区，租赁涡轮发电机可能是一种非常有效的选择。“这确实是一个很好的解决方案，”他说道，“如果你指的是像马塞勒斯这样的客户，他们本来空间就有限，更不用说进行现场发电了。”

然而，租赁式风力发电机也存在一些缺点。这些机组在高海拔和/或极端温度下性能会下降。鲁德尼茨基指出，当风力发电机部署在高海拔和高温环境下时，可用功率会损失25%。此外，风力发电机的另一个缺点是“通常情况下，风力发电机的功率越大，效率越高”，但如果一台机组因任何原因发生故障，就会一次性损失大量发电容量。另外，如果场地负荷波动，风力发电机可能有时无法达到其设计负荷，这会影响维护周期和燃料消耗。

涡轮机的替代方案是往复式发动机发电机，根据其设计，这种发电机可以帮助解决上述问题。然而，发动机的租赁成本往往更高，运行和维护要求也更高，而且通常需要更大的空间才能满足相同的电力需求。

微电网解决方案：一种可持续的长期方法

微电网的概念为电力挑战提供了一种创新的解决方案，它提供了一种更持久、更可持续的电力基础设施。在许多情况下，微电网不仅可以为用户提供备用电源，还可以为更大的电网提供备用电源。鲁德尼茨基说：“基本思路是，你给我们天然气，我们根据你所需的电压为你提供电力。我们在我们的小块土地周围划一条线，天然气进来，电力就出去。”

微电网在像ERCOT这样的非管制市场中尤其具有优势。在这些市场中，企业可以利用微电网对冲电力价格，避免电网互联后价格飙升的风险。通过实时监测电价，企业可以在电力市场价格高企时启动微电网，从而控制整体电力成本并降低市场波动带来的风险。

然而，微电网的实施并非一帆风顺。它需要大量的初期资本投入——通常每千瓦的安装费用在1000美元到2000美元之间——这使得它对于短期需求而言往往吸引力不大。此外，微电网的运行和维护需要专业知识，而专注于核心业务的公司可能并不具备这些知识。

这些问题可以通过与一家公司合作来解决，该公司将建造并租赁一座由第三方（例如 RPower）拥有、运营和维护的交钥匙电站。在 RPower 的案例中，环境许可证归微电网所有者所有，这通常避免了与用电客户所拥有的许可证发生冲突。

微电网的另一项关键优势在于可以通过经济调度和应急响应服务 (ERS) 创造收入。例如，当电价飙升时，企业可以现场发电并将其出售回电网。同样，在像 ERCOT 这样的市场中，参与“四重高峰”(4CP) 等项目可以让企业通过在高峰用电时段减少用电量来抵消需求费用。鲁德尼茨基表示，RPower 是一家零售电力供应商，也是 ERCOT 的四级合格调度实体，拥有数十年的能源管理和发电设备经验，因此该公司完全有能力优化发电资产的价值和可用性。

结论

随着能源需求持续增长，电网基础设施难以跟上，石油和天然气公司正在寻求替代能源解决方案。虽然发动机驱动的压缩机和租赁发电机组可以提供短期解决方案，但微电网可以为电力可靠性和成本控制提供可持续的长期解决方案。尽管微电网存在前期成本、运营和维护方面的挑战，但它为企业提供了机遇，不仅可以确保可靠的电力供应，还可以创造收入并降低市场价格波动带来的风险。

正如鲁德尼茨基所说，“你出租房产并不是在白白浪费钱，因为你在这个过程中还能赚钱。” 发电解决方案的演变——无论是燃气发动机、涡轮机还是微电网——都代表着电力基础设施向更加分散、灵活且经济可行的方向发生重大转变，以满足各行各业应对现代能源格局需求的需求。

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关于 RPower | RPower 成立于 2021 年，是一家专注于主用和备用电源解决方案的发电公司。RPower 专长于为拥有关键任务负载的企业提供电力服务，尤其专注于服务数据中心和油气等能源密集型行业。RPower 的分析师和工程师团队在电力行业拥有丰富的经验，为大型工业客户和公用事业公司提供发电项目开发、资产运营、资产优化、项目融资和零售能源等服务。