如何發(fā)展一個(gè)盈利的100%可再生能源體系

編譯 | 孫一琳

隨著技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)100%可再生能源的途徑越來(lái)越多樣化。因此現(xiàn)在的核心挑戰(zhàn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾卧诮⑿履茉大w系的同時(shí)提高成本效益。

Marbletown是一個(gè)位于Catskills山和Shawangunk山邊緣，擁有石嶺和高瀑布的小鎮(zhèn)，占地55平方英里，有5500個(gè)居民。該鎮(zhèn)的環(huán)境保護(hù)委員會(huì)（ECC）和哈德遜河谷可持續(xù)發(fā)展工作小組最近進(jìn)行了一項(xiàng)100%清潔能源(不僅包括電力，還包括建筑和交通)的規(guī)劃工作。他們發(fā)現(xiàn)，Marbletown人口稀少，并且具備兩個(gè)特點(diǎn)，一是參與了社區(qū)自主聚合計(jì)劃（Community Choice Aggregation，簡(jiǎn)稱CCA）；二是其天然氣資源比較匱乏。這兩個(gè)特性使小鎮(zhèn)有機(jī)會(huì)100%利用可再生能源，同時(shí)還可以降低成本。

參與CCA計(jì)劃

在紐約州能源愿景改革計(jì)劃的推動(dòng)下，Marbletown最近加入了CCA計(jì)劃。CCA將取代該鎮(zhèn)的哈德遜電力中心（Central Hudson），成為紐約州市場(chǎng)默認(rèn)的電力供應(yīng)商。

CCA和小鎮(zhèn)希望利用集體購(gòu)電的力量，提供更低的電價(jià)。如果最后CCA無(wú)法提供更優(yōu)惠的電力，該鎮(zhèn)可以免責(zé)退出計(jì)劃。

當(dāng)2019年初Marbletown CCA開始運(yùn)營(yíng)之后，該鎮(zhèn)居民使用的大部分會(huì)是降低了成本的可再生能源電力。

建筑電氣化

雖然天然氣資源匱乏看似是一個(gè)缺點(diǎn)，但現(xiàn)在成功促使Marbletown能夠直接跨越式發(fā)展到全電力建筑，從而提高成本效益。就像有些國(guó)家在無(wú)線電話普及后跳過(guò)了昂貴的電話基礎(chǔ)設(shè)施安裝一樣。

天然氣熱泵就如同上面例子中的固定線路電話一樣。落基山研究所（RMI）在2018年發(fā)布的報(bào)告《建筑電氣化的經(jīng)濟(jì)效益》（The Economics of Electrifying Buildings）中，比較了五個(gè)城市（奧克蘭、休斯頓、普羅維登斯和芝加哥）的空氣源熱泵與有空調(diào)和沒(méi)有空調(diào)的常規(guī)供暖的生命周期成本。

他們發(fā)現(xiàn)，在新建筑中，空氣源熱泵通常比天然氣熱泵更具成本效益，并且在采用這兩種方式的普羅維登斯，其成本效益比使用燃油或丙烷高。

該報(bào)告作者之一、RMI電力業(yè)務(wù)經(jīng)理邁克·亨臣（Mike Henchen）表示，通過(guò) RMI的模型發(fā)現(xiàn)，由于芝加哥的氣候較冷，在一個(gè)典型的冬季，芝加哥的空氣源熱泵的電能利用效率比普羅維登斯低15%。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家氣象局的數(shù)據(jù)，普羅維登斯冬季的日平均氣溫在24℉～40℉之間。芝加哥的氣溫在15℉～32℉之間，而Marbletown的氣溫在21℉～36℉之間。因此，可以預(yù)計(jì)，在Marbletown，空氣源熱泵產(chǎn)生熱量的效率將比普羅維登斯低7%左右。

美國(guó)能源情報(bào)署的數(shù)據(jù)顯示，普羅維登斯所在的羅德島州的平均零售電價(jià)為0.163美元/千瓦時(shí)（約合1.088元/千瓦時(shí)）。在Marbletown，目前每度電的成本約為0.13美元(約合0.86元，不包括CCA的預(yù)期節(jié)省)。紐約州電價(jià)為0.145美元／千瓦時(shí)（約合0.968元／千瓦時(shí)）。此外，Marbletown的燃油價(jià)格大約比普羅維登斯高20%。

綜上，在該鎮(zhèn)使用空氣源熱泵供暖所節(jié)省的成本應(yīng)比普羅維登斯多30%左右。這些價(jià)格差異將完全抵消冬季該鎮(zhèn)空氣源熱泵電能利用效率的輕微下降，用電力替代燃油節(jié)約的成本是非?？捎^的。

來(lái)源： Marbletown ECC根據(jù)哈德遜中部的電力數(shù)據(jù)、3684輛州登記車輛數(shù)據(jù)以及2756座建筑的建筑規(guī)模和供暖燃料數(shù)據(jù)估算

電動(dòng)汽車

與供暖不同，Marbletown向電力交通過(guò)渡的優(yōu)勢(shì)不是很明顯。作為一個(gè)鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)，大多數(shù)居民的日常生活完全依賴汽車。一個(gè)優(yōu)勢(shì)是該鎮(zhèn)位于阿爾斯特地區(qū)的中心。地區(qū)政府在建設(shè)電動(dòng)汽車充電站設(shè)施方面一直處于領(lǐng)先地位，還將這些充電站開放給公眾使用。

該鎮(zhèn)利用州撥款在社區(qū)中心安裝了一個(gè)電動(dòng)汽車充電站，并正與鄰鎮(zhèn)Rosendale合作在二者共享的市政辦公室安裝電動(dòng)汽車充電站，幫助當(dāng)?shù)貎杉曳菭I(yíng)利組織在其辦公場(chǎng)所安裝電動(dòng)汽車充電器。

紐約州提出了一項(xiàng)電動(dòng)汽車充電站的資助計(jì)劃，該計(jì)劃需要使用聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)充電站。但是，這些聯(lián)網(wǎng)基站與部分本地手機(jī)網(wǎng)絡(luò)不兼容，計(jì)劃的推行受到了阻礙。鎮(zhèn)長(zhǎng)們認(rèn)為，該補(bǔ)助計(jì)劃應(yīng)該囊括適合農(nóng)村地區(qū)的非聯(lián)網(wǎng)充電站。此外，計(jì)劃過(guò)于關(guān)注重點(diǎn)交通走廊的高速充電，而忽視了工作場(chǎng)所和休閑場(chǎng)所（如遠(yuǎn)足小徑）的二級(jí)充電。

季節(jié)性不匹配

實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力供熱的另一個(gè)困難是季節(jié)性不匹配。供暖負(fù)荷在冬季達(dá)到高峰。Marbletown位于北緯42°，隆冬時(shí)期只能接受9個(gè)小時(shí)的光照 ，但在仲夏有15個(gè)小時(shí)。除了時(shí)長(zhǎng)之外，冬季太陽(yáng)高度角較小，導(dǎo)致光伏裝置1月份的發(fā)電量只有7月份的一半甚至三分之一。

冬季光伏發(fā)電量下降，但取暖用電需求增加，最終將把紐約州的用電負(fù)荷高峰從夏季轉(zhuǎn)移至冬季。目前該州正在部署引進(jìn)240萬(wàn)千瓦的海上風(fēng)電，并從魁北克進(jìn)口大量水電。

長(zhǎng)距離南北高壓直流輸電項(xiàng)目，例如擬議的大西洋風(fēng)電輸送項(xiàng)目，不僅可以在冬季供暖季節(jié)向紐約州輸送可再生能源電力，還可以向夏季降溫負(fù)荷更大的地區(qū)輸出過(guò)剩的光伏電力。

當(dāng)?shù)刭Y源情況

Marbletown沒(méi)有吸引開發(fā)商的風(fēng)能資源。除了太陽(yáng)能，當(dāng)?shù)氐目稍偕茉催€有水電和生物質(zhì)能。

該鎮(zhèn)有許多小溪和一座建成的徑流式水電站，目前正在與當(dāng)?shù)亻_發(fā)商Current hydro合作進(jìn)行開發(fā)和升級(jí)。很多小溪水量非常大，到了冬天就形成了一道美麗的瀑布。因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)有效的監(jiān)管，土地所有者常常擔(dān)心會(huì)有人因?yàn)檎`入該區(qū)域而受傷。開發(fā)水電，既可以解決潛在的責(zé)任問(wèn)題，又可以提供電力，是個(gè)非?？茖W(xué)的方法。

目前，許多城鎮(zhèn)居民還采用燃燒木材的方式取暖。鼓勵(lì)采用先進(jìn)的木材鍋爐也可以減少冬季用電，并減少效率較低的老型號(hào)鍋爐的污染。紐約州也對(duì)安裝先進(jìn)的木材加熱系統(tǒng)提供津貼獎(jiǎng)勵(lì)。

自Shawungunk山脊俯瞰Marbletown全景（圖片由Tom Konrad拍攝）

下一步計(jì)劃

許多向100%可再生能源過(guò)渡的政策建議都涉及公用事業(yè)和激勵(lì)計(jì)劃，而這些都超出了一個(gè)鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)的權(quán)限。但小鎮(zhèn)也有許多可以開展的工作。

目前Marbletown參與了一項(xiàng)推廣活動(dòng)，在鎮(zhèn)內(nèi)安裝了16個(gè)住宅光伏裝置。未來(lái)計(jì)劃利用愿意出租屋頂用于社區(qū)太陽(yáng)能開發(fā)的開發(fā)商，為當(dāng)?shù)貛准曳嵌惤M織提供太陽(yáng)能電力；與小型水電開發(fā)商合作調(diào)查當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司擁有的水電站的升級(jí)改造，以提高其產(chǎn)量，并評(píng)估當(dāng)?shù)睾恿鹘⑿⌒退娫O(shè)施的可行性；修改建筑許可證的條款，使其有利于建筑電氣化，并傾向熱泵，而不是缺乏供暖能力的空調(diào)。

目前城鎮(zhèn)所面臨的最大問(wèn)題是工作人員數(shù)量稀少，且只具備有限的專業(yè)知識(shí)。鎮(zhèn)委員會(huì)和委員會(huì)的志愿者們正在通過(guò)各種方式加強(qiáng)自己的能力。但從另一面看，像ECC這樣的志愿組織在小鎮(zhèn)上往往可以產(chǎn)生更大的影響。

無(wú)論是優(yōu)點(diǎn)還是最初認(rèn)為的缺點(diǎn)，經(jīng)有效利用后都有可能推動(dòng)發(fā)展?，F(xiàn)在，小鎮(zhèn)能源體系正走向一個(gè)更現(xiàn)代，更經(jīng)濟(jì)，更清潔的未來(lái)。（編譯自altenergystocks網(wǎng)站）