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隨著技術(shù)的進步，實現(xiàn) 100% 可再生能源的途徑越來越多樣化。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(zhèn)，占地55平方英里，有5500個居民。該鎮(zhèn)的環(huán)境保護委員會（ECC）和哈德遜河谷可持續(xù)發(fā)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，并且具備兩個特點，一是參與了社區(qū)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(zhèn)有機會 100% 利用可再生能源，同時還可以降低成本。
1、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(zhèn)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(zhèn)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(yōu)惠的電力，該鎮(zhèn)可以免責退出計劃。
當2019年初 Marbletown CCA開始運營之后，該鎮(zhèn)居民使用的大部分會是降低了成本的可再生能源電力。
2、建筑電氣化
雖然天然氣資源匱乏看似是一個缺點，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。就像有些國家在無線電話普及后跳過了昂貴的電話基礎(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)布的報告《建筑電氣化的經(jīng)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(diào)和沒有空調(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。
該報告作者之一、RMI電力業(yè)務經(jīng)理邁克·亨臣（Mike Henchen）表示，通過RMI的模型發(fā)現(xiàn)，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(jù)美國國家氣象局的數(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，可以預計，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。
美國能源情報署的數(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(jié)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(zhèn)使用空氣源熱泵供暖所節(jié)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(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)約的成本是非常可觀的。
3、電動汽車
與供暖不同，Marbletown 向電力交通過渡的優(yōu)勢不是很明顯。作為一個鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)，大多數(shù)居民的日常生活完全依賴汽車。一個優(yōu)勢是該鎮(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)中心安裝了一個電動汽車充電站，并正與鄰鎮(zhèn)Rosendale 合作在二者共享的市政辦公室安裝電動汽車充電站，幫助當?shù)貎杉曳菭I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(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網(wǎng)絡不兼容，計劃的推行受到了阻礙。鎮(zhèn)長們認為，該補助計劃應該囊括適合農(nóng)村地區(qū)的非聯(lián)網(wǎng)充電站。此外，計劃過于關(guān)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。
Marbletown 的年能源成本▼
4、季節(jié)性不匹配
實現(xiàn)100% 可再生能源電力供熱的另一個困難是季節(jié)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(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荷高峰從夏季轉(zhuǎn)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(jié)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(qū)輸出過剩的光伏電力。
5、當?shù)刭Y源情況
Marbletown沒有吸引開發(fā)商的風能資源。除了太陽能，當?shù)氐目稍倌茉催€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?shù)亻_發(fā)商Current hydro 合作進行開發(fā)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(xiàn)有效的監(jiān)管，土地所有者常常擔心會有人因為誤入該區(qū)域而受傷。開發(fā)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(zhèn)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(tǒng)提供津貼獎勵。
6、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(yè)和激勵計劃，而這些都超出了一個鄉(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參與了一項推廣活動，在鎮(zhèn)內(nèi)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(qū)太陽能開發(fā)的開發(fā)商，為當?shù)貛准曳嵌惤M織提供太陽能電力；與小型水電開發(fā)商合作調(diào)查當?shù)毓檬聵I(yè)公司擁有的水電站的升級改造，以提高其產(chǎn)量，并評估當?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)所面臨的最大問題是工作人員數(shù)量稀少，且只具備有限的專業(yè)知識。鎮(zhèn)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(zhèn)上往往可以產(chǎn)生更大的影響。無論是優(yōu)點還是最初認為的缺點，經(jīng)有效利用后都有可能推動發(fā)展。現(xiàn)在，小鎮(zhèn)能源體系正走向一個更現(xiàn)代，更經(jīng)濟，更清潔的未來。
Marbletown是一個位于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個居民。該鎮(zhèn)的環(huán)境保護委員會（ECC）和哈德遜河谷可持續(xù)發(fā)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，并且具備兩個特點，一是參與了社區(qū)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(zhèn)有機會 100% 利用可再生能源，同時還可以降低成本。
1、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(zhèn)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(zhèn)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(yōu)惠的電力，該鎮(zhèn)可以免責退出計劃。
當2019年初 Marbletown CCA開始運營之后，該鎮(zhèn)居民使用的大部分會是降低了成本的可再生能源電力。
2、建筑電氣化
雖然天然氣資源匱乏看似是一個缺點，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。就像有些國家在無線電話普及后跳過了昂貴的電話基礎(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)布的報告《建筑電氣化的經(jīng)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(diào)和沒有空調(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。
該報告作者之一、RMI電力業(yè)務經(jīng)理邁克·亨臣（Mike Henchen）表示，通過RMI的模型發(fā)現(xiàn)，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(jù)美國國家氣象局的數(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，可以預計，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。
美國能源情報署的數(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(jié)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(zhèn)使用空氣源熱泵供暖所節(jié)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(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)約的成本是非常可觀的。
3、電動汽車
與供暖不同，Marbletown 向電力交通過渡的優(yōu)勢不是很明顯。作為一個鄉(xiāng)村小鎮(zhèn)，大多數(shù)居民的日常生活完全依賴汽車。一個優(yōu)勢是該鎮(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)中心安裝了一個電動汽車充電站，并正與鄰鎮(zhèn)Rosendale 合作在二者共享的市政辦公室安裝電動汽車充電站，幫助當?shù)貎杉曳菭I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(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網(wǎng)絡不兼容，計劃的推行受到了阻礙。鎮(zhèn)長們認為，該補助計劃應該囊括適合農(nóng)村地區(qū)的非聯(lián)網(wǎng)充電站。此外，計劃過于關(guān)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。
Marbletown 的年能源成本▼
來源：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。
4、季節(jié)性不匹配
實現(xiàn)100% 可再生能源電力供熱的另一個困難是季節(jié)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(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荷高峰從夏季轉(zhuǎn)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(jié)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(qū)輸出過剩的光伏電力。
5、當?shù)刭Y源情況
Marbletown沒有吸引開發(fā)商的風能資源。除了太陽能，當?shù)氐目稍倌茉催€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?shù)亻_發(fā)商Current hydro 合作進行開發(fā)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(xiàn)有效的監(jiān)管，土地所有者常常擔心會有人因為誤入該區(qū)域而受傷。開發(fā)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(zhèn)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(tǒng)提供津貼獎勵。
6、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(yè)和激勵計劃，而這些都超出了一個鄉(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參與了一項推廣活動，在鎮(zhèn)內(nèi)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(qū)太陽能開發(fā)的開發(fā)商，為當?shù)貛准曳嵌惤M織提供太陽能電力；與小型水電開發(fā)商合作調(diào)查當?shù)毓檬聵I(yè)公司擁有的水電站的升級改造，以提高其產(chǎn)量，并評估當?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)。
自Shawungunk山脊俯瞰Marbletown全景（圖片由Tom Konrad拍攝）
目前城鎮(zhèn)所面臨的最大問題是工作人員數(shù)量稀少，且只具備有限的專業(yè)知識。鎮(zhèn)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(zhèn)上往往可以產(chǎn)生更大的影響。無論是優(yōu)點還是最初認為的缺點，經(jīng)有效利用后都有可能推動發(fā)展。現(xiàn)在，小鎮(zhèn)能源體系正走向一個更現(xiàn)代，更經(jīng)濟，更清潔的未來。
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