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正确计量碳排放以应对气候变化

  碳排放也许是人类社会在今后数年中需要学习控制的最重要的事情。美国碳排放的最主要来源是电力系统。但是,我们尚未正确地计量用电排放,这意味着我们还无法有效地管理碳排放。

  但现今,得益于一种新型技术,我们可以精确地实时计量电力系统碳排放。这将带来一系列新的发展机遇,帮助我们以更低成本更高效地管理碳排放。这种新的软件能够实时或提前自动追踪与电力系统中特定行为相关的实际碳排放影响。这样,我们可以选择在电力产生碳排放最少的时段使用电器。

  终端应用弹性

  许多电力使用行为都具有天然弹性,即可以不同程度地改变用电时间,并不会影响设备提供服务的质量。正如落基山研究所(Rocky Mountain Institute,RMI)《需求弹性的经济性分析》报告中所发现的,利用这种弹性不仅能够为消费者和企业节省用电成本,还能降低电网成本。

  对碳排放而言也是如此——利用终端设备弹性能够在不增加成本、不影响服务质量的前提下,比常规方式使用设备平均节约15%的碳排放。

  每天,数以万计的企业和个人都在管理他们的碳排放。但令人遗憾的是,他们其中大多数并未能正确地计量这些排放。企业或个人通常采用以下两种计量方式的一种

  1) 仅专注减排行为,但不计量具体减排量。例如,许多企业投资于能效、太阳能光伏或电网侧清洁能源等技术,但不去量化与特定投资相关的具体减排量。

  2) 粗略地计量平均排放强度,主要利用电网历史电子数据来估计电力相关平均排放。例如,一家企业可以有意将一座数据中心选址在一个平均排放比其他地区更低的电网服务范围内,从而表明企业实现了一定量的碳减排。

  通过使用新型技术,我们现在能够实时,甚至通过预测算法提前了解电力系统特定地点与特定行为相关的实际碳排放影响。更重要的是,我们现在可以根据边际,而不是平均排放系数评估未来决策,而这在多数经济学家看来才是了解碳排放影响的正确方法。

  边际资源中隐性排放

  平均排放系数和边际排放系数之间差别会很大且非常重要。平均系数等于特定时间段的排放量除以该段时间产生的能源。例如,美国太平洋西北地区大部分发电量来自于低排放的水电,因此其平均排放系数很低。

  而边际排放系数则指排放随小幅度电力负荷变化而变化的速率。继续引用太平洋西北部地区的案例,试想当水电提供了该区域75%的电量而燃气电厂提供了剩下的25%。这时,太平洋西北地区电力平均排放系数将非常低,相当于天然气排放强度的25%(约每兆瓦时(MWh)210磅二氧化碳)。因此,初看上去,企业或个人搬到电力相当清洁的太平洋西北部地区能够大幅降低碳足迹。

  然而,在很多情形下,天然气是边际资源。这意味着在一个特定时间点当用户需要额外的一度电时,这一度电将来自于燃气电厂。因此,搬到太平洋西北地区的企业或个人就会将其碳排放增加至相当于100%天然气供电的水平(每兆瓦时840磅二氧化碳)。这与之前的计算结果有很大差别。按照边际排放而不是平均排放来考虑,将极大地影响一个企业或个人对理想环境影响的选择。

  在全美各地,根据平均排放系数预测碳排放影响会经常遇到此类情况,这是因为电力调度决定了向电网送电的发电资源配置每5至15分钟就会变化一次,从而改变边际资源。例如,中西部地区电力公司常常在夜间燃煤发电,如果你在那里拥有一辆电动汽车,那么有意在白天充电能够降低个人二氧化碳排放。然而,加利福尼亚州电力市场燃气电厂在夜间比白天效率更高,因此你应该通过在夜间充电电动汽车来降个人低碳排放。在应用了联网电动汽车充电器后,你还可以使用精确时间控制技术进一步降低排放。例如,你可以设置充电器在低效调峰电厂开始发电时(如风力减小或有云层飘过时)暂停充电,而在五分钟后当风力恢复或云层飘走后(边际排放系数更低时)重新开始充电。

  正确计量碳排放的益处

  正确计量碳排放能够带来一系列新的排放管理发展机遇,使用户能够:

  · 改变用能时间:如前文所述,这可能是最容易也是最大的未开发的节能来源,因为它不需要任何额外投资,也不会影响终端使用效果,仅需要利用创新控制技术和联网设备即可实现。例如,恒温控制器、电动汽车充电器、商业规模水暖空调系统和需求响应程序等,都可以通过应用几行计算机代码就能实现自身碳排放率降低。

  · 改变用电与发电地理位置:通过将产能(或用能)设施安排在特定地理位置,用户能够影响特定电厂的服役状况。位于西弗吉尼亚州的风电场生产每兆瓦时电量的碳减排量是加利福尼亚州相同风电场生产每兆瓦时电量碳减排量的两倍。而当前,可再生能源买家企业常将两个项目等量齐观。为了帮助买家了解这些效果,落基山研究所的企业可再生能源中心(Business Renewables Center,BRC)已开始追踪排放强度(不同可再生能源项目的不同减排量)。

  · 根据不同能源节约方式的实际减排潜力看待其价值:当前,所有所谓的节能(negawatts)或已避免的能源生产量都是被视为具有同等价值。但实际上不同节能项目应当体现不同价值,正如俄亥俄州和德克萨斯州的案例所展示的那样。替代煤电产能的节能项目比替代天然气、风电或水电产能的节能项目对地球的贡献更大。根据具体减排潜力,计算现场节能技术和分布式发电资源的价值能够更好地协助决策的制定。

  · 正确地为碳市场定价:如果我们真地要进入一个碳排放有价的世界,那么最好为其正确地定价。当前,可再生能源证书(RECs)和碳补偿是有价的,但其碳影响则是平均计算的。区别对待高减排量的可再生能源证书能够实现更具成本效益的减排效果。

  落基山研究所正与WattTime展开合作,通过正确地计量碳排放,用更具成本效益的方式实现减排。

  WattTime是一家来自加利福尼亚州的非营利性组织。它开发了能够实时精确预测边际碳排放的软件系统。这些数据能够用来控制设备充电时间、帮助可再生能源开发商应用碳排放数据模型决定项目选址、为企业应用最具成本效益的方式减排提供战略建议,并提供更精确的排放申报与核查。

  落基山研究所正在利用这种新技术工具开发新的碳减排市场,最大化这些减排价值。该技术能够用来降低用户购置成本、加速企业可持续发展成效、改善碳排放计量方式及定价方式,从而改善分布式能源企业和能源零售商的盈利能力。

  例如,全美已有240位电动汽车用户正在使用比其邻居使用的能源更清洁的能源为电动汽车充电。芝加哥有数千户恒温控制器用户正在学习如何通过简单地按动按钮,在降低排放的同时调节房间的温度。通过应用WattTime技术,数百万独立设备能够完美地实时查看电网排放指标,从而做出改变用电时间的小决策来降低用电碳排放。

  落基山研究所的一个核心宗旨则是人类不需要单纯电力,而是诸如热水澡、冰镇啤酒、照明等服务。同样地,地球关心的并不是降低了多少用电量,而是减少了多少二氧化碳排放。所以我们为什么不直接开始计量它们?WattTime和落基山研究所将共同帮助个人和企业更简单地减少其碳排放,创造清洁、安全、繁荣的低碳能源未来!

  本文作者:Gavin McCormick为WattTime联合创始人兼常务董事

来源:中国电力网
时间:2017-04-20