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量化割草机电动化对美国住宅市场的环境和经济效益
摘要 目的在美国，汽油动力割草机和园林设备每年排放 3000 万吨污染物，占所有非道路汽油排放量的四分之一。虽然美国市场以汽油动力割草机为主，但本研究对割草机行业电气化对环境的影响和成本进行了评估。方法首先，使用生命周期评估 (LCA) 和生命周期成本 (LCC) 方法，计算电动割草机的生命周期环境足迹和总拥有成本，并将其与传统汽油动力割草机进行比较。值得注意的是，使用 SimaPro 软件 (v8.5)、ReCiPe 方法 (H) 和 ecoinvent 数据库 (v3.4) 以及使用阶段的 GREET 模型数据进行多指标影响评估。其次，计算外推模型以在国家和地区范围内解释结果，同时考虑美国各州的适当能源结构。 LCA 和 LCC 结果组合绘制在二维图表中，可以清晰直观地显示汽油和电动解决方案之间的环境和经济权衡。结果与讨论研究结果表明，在推式割草机和骑乘式割草机的整个生命周期内，使用电动解决方案代替传统解决方案可分别减少 49.9% 和 32.3% 的二氧化碳排放量。然而，即使运营成本较低，电动解决方案的总拥有成本也略高 (4.7–10.6%)。而且，由于电动解决方案的初始购买价格比同类别的汽油解决方案更昂贵，这可能会成为消费者在比较割草机时没有系统地考虑整个生命周期成本的真正障碍。在这方面，量化适当的财政激励措施以支持割草机市场的电气化至关重要，并且似乎是未来工作的有希望的方向。结论目前的结果至少在两个主要方面对割草设备的潜在电气化具有重要意义。首先，它们表明电动割草机市场份额的增加如何有助于减少温室气体排放。其次，此类定量结果有助于企业和州政府的决策者采取适当的生态行动，例如制定适当的财政激励措施或绿色政策来支持该行业的能源转型，从而应对全球变暖。
欧洲工业通过直接电气化供热（电转热）减少二氧化碳排放的潜力
摘要 工业脱碳是欧盟实现 2050 年气候中和目标的瓶颈。用低碳电力取代化石燃料是这一挑战的核心；然而，各种工业过程的总体电气化潜力和由此产生的全系统二氧化碳减排量尚不清楚。在这里，我们展示了对 11 个工业部门（占欧洲工业二氧化碳排放量的 92%）能源使用情况的全面自下而上的分析结果，并分三个阶段估算了工业电气化的技术潜力。78% 的能源需求可以通过既有技术实现电气化，而 99% 的电气化可以通过添加目前正在开发的技术实现。如此深度电气化已经基于当今电力的碳强度（∼ 300 gCO2 kWh el −1）减少了二氧化碳排放。随着电力行业脱碳程度的不断提高（IEA：2050 年为 12 gCO 2 kWh el − 1），电气化可以减少 78% 的二氧化碳排放量，几乎完全减少与能源相关的二氧化碳排放量，从而将工业瓶颈降低到仅残留工艺排放。尽管直接电气化具有脱碳潜力，但其在工业中的应用程度仍不确定，并且取决于与其他低碳选项相比电气技术的相对成本。
住宅天然气使用时间对设备电气化工作的含义
用于居民区建筑部门深脱碳化的抽象当前策略引起了以下三个作用支柱：（1）从根本上提高了最终用电消耗的效率，（2）转移到100％可再生电网的发电，（3）（3）积极地移动以使所有降低化石燃料燃油式End-Ess-Ess-Ess-Ess-Use。 由于先前无法使用高时间分辨率天然气消耗数据，因此对该政策议程的追求很大程度上发生在不完全了解家庭天然气使用强度的小时变化的情况下。 一旦实现电气化，这些变化就会对电力系统产生重要的下游影响。 本研究提供了一系列分析，这些分析基于一个新型的小时间隔自然消耗数据数据集，该数据集获得了（n = 17,072）家庭，位于南加州天然气公司服务领域的低收入部分中。 结果表明，每小时天然气的昼夜模式在很大程度上与每日峰值电力负载的时间相吻合。 这些发现表明，住宅最终用具的积极电气化有可能加剧每日高峰电力需求，增加家庭能源的总支出，并且在没有完全脱碳的电网的情况下，可能只会导致有限的温室气体排放量减轻。用于居民区建筑部门深脱碳化的抽象当前策略引起了以下三个作用支柱：（1）从根本上提高了最终用电消耗的效率，（2）转移到100％可再生电网的发电，（3）（3）积极地移动以使所有降低化石燃料燃油式End-Ess-Ess-Ess-Ess-Use。由于先前无法使用高时间分辨率天然气消耗数据，因此对该政策议程的追求很大程度上发生在不完全了解家庭天然气使用强度的小时变化的情况下。一旦实现电气化，这些变化就会对电力系统产生重要的下游影响。本研究提供了一系列分析，这些分析基于一个新型的小时间隔自然消耗数据数据集，该数据集获得了（n = 17,072）家庭，位于南加州天然气公司服务领域的低收入部分中。结果表明，每小时天然气的昼夜模式在很大程度上与每日峰值电力负载的时间相吻合。这些发现表明，住宅最终用具的积极电气化有可能加剧每日高峰电力需求，增加家庭能源的总支出，并且在没有完全脱碳的电网的情况下，可能只会导致有限的温室气体排放量减轻。
具有热负载电气的分布式能量系统的最佳尺寸
摘要。可再生能源系统（RES）目前正在大规模部署，以实现未来几十年的雄心勃勃的可持续发展目标。通过基于RES的分布式能源系统的扩散，可持续能力生产手段的更高渗透通过。此类系统的杂交及其与储能系统（ESS）的集成可以帮助提高可靠性并使功率生产和消费之间的不匹配水平。在本文中，通过将其应用于案例研究的方式提出了用于模拟分布式能源系统的新型模块化工具。所考虑的系统由PV模块，ESS和热泵组成。通过电力生产成本最小化获得了自我消费组件的最佳尺寸。已经进行了两种不同配置之间的比较：在第一种情况下，天然气燃料的锅炉完全满足了热载荷，而在后一种情况下，热泵满足了一部分热负载。结果强调了ESS对分布式能源系统经济学的影响，以及如果在与案例研究类似的条件下，如果单元的总能源消耗从热量转移到电气部件，则可以更容易地维持这种系统的投资。
电气化和氢气在突破可再生能源系统生物质瓶颈中的作用——丹麦能源系统研究
本研究的目的是确定未来完全可再生能源系统的技术解决方案空间，以满足可持续的生物质需求。在向非化石能源和材料系统过渡的过程中，生物质是一种有吸引力的碳源，以满足非化石系统中对高密度、含碳燃料和原料的需求。然而，广泛的土地使用已经是一个可持续发展的挑战，未来需求的增长有可能超过全球可持续生物质的潜力，根据国际专家的共识，到 2050 年，全球可持续生物质的潜力约为 10-30 GJ/人/年。我们对 8 项关于完全可再生能源系统设计的独立研究中的 16 种情景进行了分析，并综合了 9 种通用系统设计，揭示了电气化和氢能集成对于建立尊重全球生物质限制的完全可再生能源系统的重要性。我们发现，不同的完全可再生能源系统设计的生物质需求范围为 0 GJ/人/年（高度集成、电气化、纯电燃料场景，氢气需求高达 25 GJ/人/年）到 200 GJ/人/年以上（集成度较低、没有电气化或氢气集成的完全生物能源场景）。我们发现，要保持在可持续生物质限度内，需要至少 15 GJ/人/年的高度系统电气化和氢气集成。
秘鲁农村电气化混合可再生能源系统的经济可行性分析与优化
摘要 发展中国家（如秘鲁）的大多数农村社区尚未接入电网。利用可用的可再生资源（如风能和太阳能）和柴油发动机的混合能源生产被视为这些地区电气化的一种经济可行且环境友好的替代方案。由于缺乏针对秘鲁离网电气化混合系统（光伏-风能-柴油）的技术经济分析的全面调查，本研究重点是确定这些系统在秘鲁偏远村庄的最佳配置。因此，我们选定了三个无法接入电网的小社区（Campo serio、El potrero 和 Silicucho），它们位于秘鲁的不同气候区，作为案例研究。研究考虑了七种不同的配置，包括单一组件系统（太阳能、风能和柴油）和混合系统。在考虑社区的气象数据和负荷特性以及柴油价格和零部件成本的同时，HOMER 软件用于确定系统的最佳规模 [从而实现最低净现值 (NPC)]，同时考虑不同的情景。然后，考虑其他最先进的经济指标 [初始资本成本、年度总运营成本和能源成本 (COE)]、发电分数和由此产生的二氧化碳排放量，比较所获得的配置。所得结果表明，对于所有被调查的社区，混合太阳能-风能-柴油系统是最经济可行的方案。考虑后一种情形，获得的最佳配置导致 Campo serio 的 NPC 为 227,335 美元（COE：0.478 美元/千瓦时），El potrero 的 NPC 为 183,851 美元（COE：0.460 美元/千瓦时），Silicucho 的 NPC 为 146,583 美元（COE：0.504 美元/千瓦时）。此外，采用最佳配置，Campo serio 和 Silicucho 的可再生部分（相对于总发电量）为 94%，而 El potrero 的可再生部分为 97%。此外，对于 Campo serio，获得的最佳系统的 CO 2 排放量确定为纯柴油机组的 6.1%，而后者比率确定为 El potrero 的 2.7% 和 Silicucho 的 9.9%。本文获得并提出的最佳配置可作为针对所考虑的社区和具有相似特征（人口和气候条件）的其他村庄设计电气化系统（以最小化成本）的指南。
工业电气化有益
致谢 本报告得益于 Tilia 基金会的慷慨支持。我们还要衷心感谢公用事业部门多家组织的协助：太平洋煤气电力公司、国家电网、纽约州能源研究与开发局、南加州爱迪生公司和联邦爱迪生公司。我们感谢 Kate Doughty 帮助绘制各州可再生能源百分比。我们还要感谢为本报告做出贡献的外部和内部审阅者。外部专家审阅者包括 Eric Masanet、Colin McMillan、Perry Stephens、Baskar Vairamohan、Bill Morrow、Todd Baldyga 和 Alan Pears。外部审阅和支持并不意味着隶属关系或认可。内部审阅者包括 Maggie Molina 和 Steve Nadel。最后，我们要感谢 Karin Matchett、Fred Grossberg 和 Mariel Wolfson 的开发编辑；Mary Robert Carter 负责编辑过程；Elise Marton、Sean O'Brien 和 Roxanna Usher 负责文字编辑；Kate Doughty 负责图形设计；以及 Ben Somberg、Maxine Chikumbo 和 Wendy Koch 对向世界发布本报告所提供的帮助。
无需热风供暖：智能供热电气化原理
8 Connolly, D.、Hansen, K.、Drysdale, D.、Lund, H.、Van Mathiesen, B.、Werner, S. 等 (2015)。加强供暖和制冷计划以量化提高欧盟成员国能源效率的影响：将欧洲供热路线图方法论转化为成员国层面。（工作包 2。主要报告：执行摘要。）比利时布鲁塞尔：Stratego 项目。检索自 https://www.euroheat.org/wp-content/uploads/2016/04/WP2-Main-Report.pdf
发展中国家农村电气化的离网系统
电力供应的可获得性在促进社会各部门的改善方面一直发挥着重要作用，但如今仍有 13 亿人无法获得电力。此外，他们中的大多数人生活在发展中国家的农村地区，这些地区往往与世隔绝、人口分散，基础设施和服务较差。在这种情况下，人们越来越重视实现全民能源的目标，强调了农村电气化的作用，而离网小规模发电是最合适的选择之一。因此，科学文献关注这一主题，发表了大量论文。在此框架下，本分析重点关注农村电气化的离网系统，并为该主题提供总体框架和文献分析综述。这项工作基于对 2000 年至 2014 年主要发表在选定期刊上的 350 多篇论文的回顾，分为两部分。在第一部分中，我们描述了小型发电系统在整个电气化过程中的作用、农村地区的主要特征及其典型的能源用途，并提出了一种用于农村电气化的离网系统的新综合分类法。在第二部分中，我们根据拟议的分类法和五个主要研究领域对选定的文献进行了广泛的回顾：技术：布局和组件；模拟和定型模型和方法；技术经济可行性分析和可持续性分析；案例研究分析；政策分析。这项工作产生了一个全面的回顾，它组织和利用了所讨论主题的主要基本原理，并提供了熟悉文献的要素。