如何發展一個盈利的100%可再生能源體系

編譯 | 孫一琳

隨著技術的進步，實現100%可再生能源的途徑越來越多樣化。因此現在的核心挑戰已經轉變為如何在建立新能源體系的同時提高成本效益。

Marbletown是一個位于Catskills山和Shawangunk山邊緣，擁有石嶺和高瀑布的小鎮，占地55平方英里，有5500個居民。該鎮的環境保護委員會（ECC）和哈德遜河谷可持續發展工作小組最近進行了一項100%清潔能源(不僅包括電力，還包括建筑和交通)的規劃工作。他們發現，Marbletown人口稀少，并且具備兩個特點，一是參與了社區自主聚合計劃（Community Choice Aggregation，簡稱CCA）；二是其天然氣資源比較匱乏。這兩個特性使小鎮有機會100%利用可再生能源，同時還可以降低成本。

參與CCA計劃

在紐約州能源愿景改革計劃的推動下，Marbletown最近加入了CCA計劃。CCA將取代該鎮的哈德遜電力中心（Central Hudson），成為紐約州市場默認的電力供應商。

CCA和小鎮希望利用集體購電的力量，提供更低的電價。如果最后CCA無法提供更優惠的電力，該鎮可以免責退出計劃。

當2019年初Marbletown CCA開始運營之后，該鎮居民使用的大部分會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缺點，但現在成功促使Marbletown能夠直接跨越式發展到全電力建筑，從而提高成本效益。就像有些國家在無線電話普及后跳過了昂貴的電話基礎設施安裝一樣。

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年發布的報告《建筑電氣化的經濟效益》（The Economics of Electrifying Buildings）中，比較了五個城市（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和沒有空調的常規供暖的生命周期成本。

他們發現，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。

該報告作者之一、RMI電力業務經理邁克·亨臣（Mike Henchen）表示，通過 RMI的模型發現，由于芝加哥的氣候較冷，在一個典型的冬季，芝加哥的空氣源熱泵的電能利用效率比普羅維登斯低15%。

根據美國國家氣象局的數據，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，可以預計，在Marbletown，空氣源熱泵產生熱量的效率將比普羅維登斯低7%左右。

美國能源情報署的數據顯示，普羅維登斯所在的羅德島州的平均零售電價為0.163美元/千瓦時（約合1.088元/千瓦時）。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的預期節省)。紐約州電價為0.145美元／千瓦時（約合0.968元／千瓦時）。此外，Marbletown的燃油價格大約比普羅維登斯高20%。

綜上，在該鎮使用空氣源熱泵供暖所節省的成本應比普羅維登斯多30%左右。這些價格差異將完全抵消冬季該鎮空氣源熱泵電能利用效率的輕微下降，用電力替代燃油節約的成本是非常可觀的。

來源： Marbletown ECC根據哈德遜中部的電力數據、3684輛州登記車輛數據以及2756座建筑的建筑規模和供暖燃料數據估算

電動汽車

與供暖不同，Marbletown向電力交通過渡的優勢不是很明顯。作為一個鄉村小鎮，大多數居民的日常生活完全依賴汽車。一個優勢是該鎮位于阿爾斯特地區的中心。地區政府在建設電動汽車充電站設施方面一直處于領先地位，還將這些充電站開放給公眾使用。

該鎮利用州撥款在社區中心安裝了一個電動汽車充電站，并正與鄰鎮Rosendale合作在二者共享的市政辦公室安裝電動汽車充電站，幫助當地兩家非營利組織在其辦公場所安裝電動汽車充電器。

紐約州提出了一項電動汽車充電站的資助計劃，該計劃需要使用聯網的商業充電站。但是，這些聯網基站與部分本地手機網絡不兼容，計劃的推行受到了阻礙。鎮長們認為，該補助計劃應該囊括適合農村地區的非聯網充電站。此外，計劃過于關注重點交通走廊的高速充電，而忽視了工作場所和休閑場所（如遠足小徑）的二級充電。

季節性不匹配

實現100%可再生能源電力供熱的另一個困難是季節性不匹配。供暖負荷在冬季達到高峰。Marbletown位于北緯42°，隆冬時期只能接受9個小時的光照 ，但在仲夏有15個小時。除了時長之外，冬季太陽高度角較小，導致光伏裝置1月份的發電量只有7月份的一半甚至三分之一。

冬季光伏發電量下降，但取暖用電需求增加，最終將把紐約州的用電負荷高峰從夏季轉移至冬季。目前該州正在部署引進240萬千瓦的海上風電，并從魁北克進口大量水電。

長距離南北高壓直流輸電項目，例如擬議的大西洋風電輸送項目，不僅可以在冬季供暖季節向紐約州輸送可再生能源電力，還可以向夏季降溫負荷更大的地區輸出過剩的光伏電力。

當地資源情況

Marbletown沒有吸引開發商的風能資源。除了太陽能，當地的可再生能源還有水電和生物質能。

該鎮有許多小溪和一座建成的徑流式水電站，目前正在與當地開發商Current hydro合作進行開發和升級。很多小溪水量非常大，到了冬天就形成了一道美麗的瀑布。因為不能實現有效的監管，土地所有者常常擔心會有人因為誤入該區域而受傷。開發水電，既可以解決潛在的責任問題，又可以提供電力，是個非常科學的方法。

目前，許多城鎮居民還采用燃燒木材的方式取暖。鼓勵采用先進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鍋爐的污染。紐約州也對安裝先進的木材加熱系統提供津貼獎勵。

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

下一步計劃

許多向100%可再生能源過渡的政策建議都涉及公用事業和激勵計劃，而這些都超出了一個鄉村小鎮的權限。但小鎮也有許多可以開展的工作。

目前Marbletown參與了一項推廣活動，在鎮內安裝了16個住宅光伏裝置。未來計劃利用愿意出租屋頂用于社區太陽能開發的開發商，為當地幾家非稅組織提供太陽能電力；與小型水電開發商合作調查當地公用事業公司擁有的水電站的升級改造，以提高其產量，并評估當地河流建立小型水電設施的可行性；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。

目前城鎮所面臨的最大問題是工作人員數量稀少，且只具備有限的專業知識。鎮委員會和委員會的志愿者們正在通過各種方式加強自己的能力。但從另一面看，像ECC這樣的志愿組織在小鎮上往往可以產生更大的影響。

無論是優點還是最初認為的缺點，經有效利用后都有可能推動發展。現在，小鎮能源體系正走向一個更現代，更經濟，更清潔的未來。（編譯自altenergystocks網站）