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冰上用电:重新思考节能和储存

7分钟
丽贝卡·福斯特 |导演
2019年6月4日

188宝金Efficiency Vermont与合作伙伴在动态的有机物绿山的力量帮助客户找到更好的用电方式。这个成功的项目为创新的新技术铺平了道路这个试点项目引起了全国对佛蒙特州的关注,并赢得了项目合作伙伴和来自高峰负荷管理联盟的奖项

机会:伯瑞特伯勒撤退的冷却系统

伯瑞特波罗撤退这是一个非营利性的区域性心理健康和成瘾治疗中心。能源成本占了他们运营费用的很大一部分,所以找到降低能源成本的方法可以节省更多的钱来照顾病人。

与佛蒙特州数百个大型能源使用者一样,Efficiency Vermont与该中心有着密切的工作关系。188宝金近年来,我们与设施经理John Sohl合作,支持度假村在能源升级方面的投资。

在他定期拜访约翰的过程中,佛蒙特州能源效率顾问马库斯·琼斯(Marcus Jones)了解到,静修处的188宝金冷却系统中有一个不同寻常的组成部分:静修处校园后面有三个集装箱状的集装箱。它们通过管道和阀门连接到一个电动冷水机组。

约翰最近才来到伯瑞特伯勒静修所,在摩根·卡塞拉的帮助下,他开始更仔细地研究这个系统。卡塞拉是帕特尼能源咨询公司Dynamic Organics的创始合伙人。他们了解到,这是上世纪90年代遗留下来的一个系统,可以为度假村的两座建筑提供冷冻液体,还可以制作大量冰块,并在容器中一次储存几个小时。

随着约翰、马库斯和摩根开始交换意见和想法,他们对现有体系的兴趣越来越浓厚。这是一个团队努力的开始研究这个冷却系统对伯瑞特伯勒撤退,以及为它服务的电网可能带来的宏观可能性。

需求:具有成本效益的能源存储

该团队知道,经济有效地储存电力的能力是现代电网的重要组成部分。一个多世纪以来,电力行业一直致力于在客户需要的时候,即时提供客户所需的电力。

由于电力需求波动剧烈,在电力供应和需求之间取得正确的平衡是昂贵的。在热浪和寒潮袭来的时候尤其如此,因为客户需要用电来让他们的家和企业保持舒适和高效。即便如此,公用事业公司也必须建立一个能满足最高需求的电网“峰值”需求只出现在一小部分时间。其余时间,系统基本上是过度构建的。这就像一个四口之家一年中的大部分时间都住在一个有8个卧室的房子里,因为一年当中有几天他们需要额外的房间来接待他们的亲戚。

这种满足“峰值”电力需求的模式,让“可调度”的能源变得更加重要。“可调度能源”是指可以断断续续使用,根据市场需要开关电源,在瞬间提供电力的能源。

可调度的电力来源通常使用天然气和石油等化石燃料。这对环境有负面影响。虽然越来越多的清洁可再生能源,如太阳能和风能,现在已接入电网,但它们是不可调度的。有时,太阳能或风能的使用量超过客户的使用。另一些时候,石油供不应求,就需要化石燃料来填补缺口。

储存可再生电力的能力将使其可调度。这将允许电力公司在大自然提供大量电力时“收获”和储存电力,并在需求增加或达到峰值时利用这些电力储存。

能源存储是电网“脱碳”的关键之一,它允许存储的可再生能源在需求高峰时可用,抵消了在这些时期通常会使用的化石燃料。

项目:利用该系统储存能量,减少高峰需求

储存能量的方法有很多,包括锂离子电池和储存热量或寒冷。事实上,储存电能产生的热能与储存电能本身具有同样的效果。

摩根,马库斯和约翰在考虑静修的冷却系统可能会出现的可能性。虽然它不能储存电能,但它可以以冰的形式储存热能。这些冰可以在当天晚些时候用来给建筑物降温,避免增加电网的用电高峰。

为了释放潜力,该团队需要更好地了解冷水机系统是如何工作的,以及如何精确地控制它。

Morgan带头调查了这个系统,并开发了流程和仪表图。他发现,该系统正在制造和储存足够的冰,以延迟或转移3.2兆瓦时的电力使用。但是根据系统的配置,冰并没有被用来冷却建筑物。这意味着制造冰所消耗的能量将被浪费掉。

今年早些时候我去拜访约翰时,他说:“我们从电网购买了所有的电力,用来制作冰块,这些冰块当时存放在储藏容器中,正在融化。”信息是能效佛蒙特州和动态有机公司能够让我们注意188宝金到这一点,我们可以通过关掉制冰机来大大降低电费。但我们决定不这么做。”

不用花一分钱,伯瑞特伯勒撤退中心就可以关掉制冰机,节省能源。188宝金佛蒙特州本应履行其义务,为客户节约电力和成本。

但值得赞扬的是,约翰、马库斯和摩根看到了更大的前景。他们明白,使用这个系统来帮助减少高峰需求的价值可能会超过仅仅切断冰流的价值。他们可以节省伯瑞特伯勒撤退的资金,他们可以节省绿山电力客户的资金,他们可以减少碳排放。

他们发现了一个连接到电网的大电池。他们已经知道如何使用它了。是时候给绿山电力打电话了。

结果:一个成功的示范和每年节省24000美元

Green Mountain Power开发了一个试点费率结构,该结构将使电网与客户从这种类型的灵活负载管理中受益。这给了伯瑞特伯勒撤退一个经济激励,利用冰存储系统来减少他们的高峰使用,在某种程度上比简单地停止冰生产更有益。

2018年6月底,长期天气预报呼吁新英格兰提前迎来热浪。夏季的第一个高峰即将到来。

“绿山电力公司打来电话说,‘你能在两周内准备好存储系统吗?”摩根回忆道。

这将是一次紧急行动,但团队致力于确保系统准备就绪。

Dynamic Organics开发了一个定制控制器和软件,允许远程控制和系统的自动化操作。Dynamic Organics还使用复杂的预测模型来确定造冰的最佳时间,以及利用冰来冷却建筑物的最佳时间。

通过这项合作,Brattleboro Retreat在降温季节减少了超过115千瓦(kW)的峰值能源需求。我们估计,在每一个降温季节,把休憩站的使用时间改在高峰时段,可节省13,500美元。他们每年还将节省约10,500美元,因为作为该项目一部分的能源效率改进将减少他们的总用电量,每年合计节省约24,000美元。

未来的道路是:更多的客户和更绿色的电网

伯瑞特伯勒静修的成功为绿山能源今年早些时候启动的一个开创性的新试点项目奠定了基础。灵活负荷管理试点项目试图将这种工作复制到其他类型的客户身上。188宝金佛蒙特州利用其与该州大型能源用户的广泛关系,以及我们对他们运营的熟悉程度,支持试点项目,以寻找10个大客户加入试点项目。

灵活负荷管理的概念是强大的;这可能是释放可再生能源的全部潜力和使电网无碳的关键之一。该试点项目将研究如何将这一概念转化为实践。

我们知道伯瑞特伯勒撤退是一个不寻常的案例。它已经有了储存热能的设备。这将需要更大的创造力去寻找与佛蒙特大客户的其他机会。但该项目证明,通过储存热能来转移系统高峰时段的电力是可行的。Dynamic Organics也是该试点项目的合作伙伴,该公司开发的数据分析和控制系统现在可以用于其他客户。

我们很高兴能与绿山电力公司合作,使电网脱碳,减少昂贵的高峰用电,为所有客户节省资金。这是一个令人兴奋的未来一瞥,也是一个实时的例子,说明我们可能会如何以经济有效的方式现代化电网。