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研究发现 城市可以追随斯坦福大学的能源改造 以经济实惠的方式减少二氧化碳的排放

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  • 2019-08-26 15:48:46
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一项新的研究发现,随着现有能源业务的一些变化,斯坦福可以在其他大型校园,城镇甚至城市可以从中受益的模型中进一步减少碳足迹和成本。

在过去的几年里,斯坦福通过电气加热系统改造其能源基础设施,用电网取代其燃气发电厂,创造了一个独特的系统来回收热量,建造大型储罐来储存冷热水,以及建造太阳能发电厂。在斯坦福大学能源系统创新项目削减了校园的温室气体排放总量的68%,由4.25亿$超过35年降低了系统的运营成本。

现在,一项发表在“能源与环境科学”杂志上的新研究报告提出了一个路线图,旨在扩大斯坦福大学的这些福利,并将其转化为其他校园和社区。该研究的方法如果得到广泛采用,可以帮助维持电网的可靠性,这种可靠性越来越依赖于间歇性可再生能源。

斯坦福大学的储热罐可以提供长达半天的供暖和制冷供应,这意味着它们可以像电池一样用于储存多余的能源并减少碳排放。作者发现,当电网充满可再生能源时,校园可以最大限度地购买电力,特别是在那些时间用电加热和冷却水。该研究表明,到2025年,该协议可以将大学的供暖和制冷碳排放量再减少40%。

“现在,大规模的蓄热是一个非常现实的选择。它可以为未来的电网提供可承受性和灵活性,“该论文的首席研究员,能源资源工程教授兼斯坦福大学预科能源研究所联合主任萨利·本森说。

碳感知调度

加热和冷却建筑是气候方程的重要组成部分。仅供热建筑就占全球能源供应的13%左右,而且是碳密集型的。许多专家建议采用碳密集度较低的建筑物供暖和制冷方式作为应对气候变化的一种方法。

然而,“由于涉及大量的能源,加热和运输的不受控制的电气化会使电网不稳定,特别是因为更多的电力来自间歇性的太阳能和风能,”该研究的主要作者Jacques de Chalendar说。

正如de Chalendar所说,“碳感知调度”可以帮助保持灯光亮起,同时最大限度地利用可再生能源。在加利福尼亚州和其他具有可再生能源需求的阳光充足的州,具有存储容量的大客户可以在当天中间购买电力,此时太阳能充斥市场。

“在其他地方,夜间可能会出现类似的机会,例如,如果充足的夜间风力会降低电网的电力碳含量,”de Chalendar说。

除了以经济实惠的方式帮助实现气候目标之外,将可再生能源供应量高的灵活用电转移到数小时还有其他好处。它帮助电网运营商完成精确平衡源和汇的基本任务。此外,它还改善了可再生能源发电投资者的财务成果,他们可以从需求转移中获得相对较高的价格。

然而,Benson说,“虽然排放收益很明确,但需要改变批发电费结构,以使碳感知调度对大多数客户具有经济吸引力。”

大客户通常会有两个部分。一个是他们使用的总电量。另一种是需求费用,这是根据他们在月内的峰值功率使用量收取的费用。碳感知调度需要在可再生发电量高的时候最大化功耗。这会增加需求费用,这可能很重要。

“现在认识到碳感知调度的好处是显而易见的,”Benson说,“我们需要设计一种速率结构,以便在最干净时最大限度地提高功耗。”

斯坦福作为一个生活实验室

虽然电气加热,蓄热和碳感知调度的组合在任何地方都不起作用,但研究发现该方法在许多条件下都能正常工作。如果是这样,热存储比传统电池有很大的优势。包括管理科学和工程学教授Peter Glynn在内的研究人员发现,热储存成本约为目前大型电池成本的15%。此外,储热罐的使用寿命远远超过电池。

在斯坦福大学的中央能源设施中,两个较大的水箱装有冷冻水,较小的水箱装有热水。

De Chalendar正在与其他大学合作,同样通电和优化他们的供暖系统。斯坦福大学可持续发展和能源管理执行主任约瑟夫斯塔格纳说,同时,其他研究生也有基于独特系统的独立研究项目。

“斯坦福大学不仅仅是一所大学。它也是一个活生生的实验室,“斯塔格纳说。“我们已经展示了如何通过清洁电气化使加热部门脱碳既可行又经济。我们很高兴其他实体可以利用这些信息改善自己的能源系统。“

这项研究对公共政策和向客户收取的电费有影响。

“我们需要开始认识到社区解决方案的价值,加上电网上充足的太阳能,热存储容量以及费率的碳定价,”加州公用事业委员会前委员兼斯坦福大学Precourt分会的Dian Grueneich说。研究所。Grueneich没有参与这项研究。

斯坦福大学的全球气候与能源项目和国家电网研究生奖学金通过斯坦福大学的Bits&Watts计划得到了这项研究的支持。

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