五分钟的城市能源指南

五分钟指南城市中的能源 我们产生、分配和消耗能源的方式正在发生变化。这种变化的规模和速度对现有城市和新城市都是一个重大挑战，但也带来了巨大的经济、社会和环境机遇。 城市消耗了世界四分之三的能源，占其温室气体排放的80％。在资源稀缺和气候变化的条件下，未来的城市将需要降低其能源需求和消费，同时支持更大，更富裕的人口并满足公民对当地环境质量的期望。 本指南提供了一个愿景，以帮助城市减少能源需求，提高供应效率并增加低碳和可再生能源的使用。选择指南中的系统和技术来展示创新的能源解决方案，这些解决方案可以使城市实现成功的能源转型。 1.能源供应-低碳和可再生能源 2.储能 3.智能电网和微电网 4.智慧城市中的数据 5.建筑系统 城市能源导论 到2050年，全球能源需求预计将翻一番甚至三倍，届时全球70%的人口将居住在城市。 显然，城市在应对未来的能源挑战和推动向低碳能源未来过渡方面发挥着决定性作用。 能源对所有城市功能和服务都至关重要；它是实现更健康、更有弹性和繁荣城市的挑战和解决方案的中心。 但是，尽管城市化推动了经济增长，创新和社会进步，但它也加剧了城市的脆弱性。气候变化与城市化密不可分；这是一个全球性问题，对城市的能源服务及其他领域产生了非常局部的影响。 随着世界城市化，城市将需要用更少的资源提供更多的能源。能源输送和管理的创新方法是应对这一挑战的基础。 胡志明市 城市的能源挑战 除了人口增加之外，城市还受到能源需求增加、基础设施老化、能源市场动荡和气候变化影响的威胁。更新和协调能源服务的需求很少更大。 “能源三难”概括了未来能源系统的三个不同目标，同时也认识到这些目标之间的紧张关系： (1)保持可靠和安全的能源供应，(2)确保能源系统的长期可负担性，以及（3）大幅减少与能源供应相关的温室气体排放。 城市可以通过调整其能源输送服务以变得更加灵活，响应迅速和分散来帮助解决这一三难问题。这些适应将使更多的能源由可再生和低碳资源提供；但是，它们也可能增加城市能源系统的复杂性。 除了技术挑战之外，城市还需要确保监管条件和治理适当，以鼓励在替代市场条件下采用新的商业模式。 城市是变革的推动者 城市是采取行动的强大力量。他们越来越多地表明，他们拥有领导国家和政府失败的经济和政治力量。 知识网络 Governance 能源资产，如风力发电场，区域热网络和屋顶太阳能光伏电池板可以由一系列利益相关者拥有和运营，从州或城市当局到私人行为者，社区团体和个人。监管机制将需要保护每个群体，同时确保供需以可预测和可靠的方式平衡。 城市已经通过C40城市气候领导小组，100个弹性城市和亚洲城市气候变化弹性网络（ACCCRN）等网络证明了其采取持续，变革性甚至激进行动的能力。 网络用于连接在不同级别的城市治理中运作的众多参与者，为行动和参与提供平台以及共享知识和学习的媒介。 随着能源转型的步伐加快，城市必须支持不断发展的 具有治理战略的技术解决方案，有利于资产和服务的整合以及利益相关者在多个层面的参与。弹性，效率和长期成本节约是可能实现的机会之一。 城市能源转型规划 城市在迈向可持续能源未来的转变中发挥着关键作用。 能源转型不会一蹴而就。在可预见的未来，城市将继续依赖遗留系统和化石燃料来帮助满足基本能源 服务，包括供暖和运输。过渡过程需要经过深思熟虑，以指导变化，帮助我们从现在到想要到达的地方。 建模和方案规划 能源建模和情景规划将帮助城市制定目标并制定现实的计划和计划，以过渡到低碳未来。 能源供应-低碳和可再生能源 建筑系统 储能 解决方案 能源供应-低碳和可再生能源 提供低碳和零碳能源将需要集中和分散的能源相结合，以满足不断增长的需求和全球温室气体排放目标。 大型可再生能源，如太阳能发电场（光伏和太阳能集中）和风电场，以及运行的水力和潮汐技术在城市边界之外，需要与城市内部的分销规模系统相结合。 这将需要间歇性可再生能源和存储机制之间的智能接口，以确保可靠的供应和稳定，平衡的系统。 能源供应-城市分散能源 分散式能源（DE）计划为在人口稠密的城市实现低碳能源供应提供了一种负担得起的方式。 分散的能量在本地产生，并在传统电网之外产生。 电力:分散式能源可以通过家庭或社区层面的小规模可再生能源或低碳技术来提供。 加热/冷却:区域能源网络可以为整个社区甚至城市提供供暖/制冷。DE系统还可以通过帮助城市应对燃油价格冲击并更准确地管理供暖和电力需求来提高弹性。 »DE为城市中扩大可再生能源发电提供了宝贵的机会。伦敦的目标是到2025年从分散的能源中提供25％的能源。由于已经启动和运行的项目数量，这一目标有望超过。地图显示了被确定为适合区域供暖/制冷网络的区域。 能源供应-供热和冷却网络 供热和制冷网络代表了一种经济实惠，高效，低碳，有弹性的解决方案，可满足人口稠密地区家用和非家用建筑物的舒适性和热水需求。 These systems consists of a distribution network carryingheated or cooled water from the generation source to the endusers thus avoid the need for individual systems. As a result,these networks can facilitate deployment of a larger amountof renewable heat than by individual stakers. 此类网络的成本和能源效率优势也使其成为城市应对能源贫困等社会挑战的潜在工具。 加热和冷却网络的能源包括传统的选择，如当地的发电站和较小规模的热电联产发动机，但也包括自然来源，如水体和地热资源；城市基础设施来源，如地下列车通风井，污水管道和变电站中的废水；以及耦合的加热和冷却负荷，从冷却空间（如数据中心）排出的热量可以被捕获并用于加热空间（如住宅单元）。 2城市中的电力存储 城市存储-促进整合低碳和可再生技术。 电力储存如何促进能源转型？ 可再生能源发电的最大挑战之一是匹配供需。当前的系统依赖于根据需要切换化石燃料发电的开/关， 因此，城市存储将增加系统的冗余和灵活性，并有助于城市复原力和向低碳未来的过渡。 从生成点到点，可以在网络上的各个点上安装不同的存储技术使用。电力存储的好处包括: •允许可再生能源在最有效的时候产生，并储存到有需求为止。•在系统故障时提供备用容量。•保持供应质量。•避免对天然气资产的投资。 »邻里存储：可以实际实现向变电站添加存储。 »建筑物中的分散式存储：在城市可实现的规模上，这可以显着降低高峰需求。 »发电时的存储：在城市发电厂增加存储，例如废物发电厂的能源。 2城市中的电力存储 智能电网 智能电网可实现响应式能源分配，从而更好地应对不断增长的需求和新的供应技术。 智能电网是一个包含电力和通信系统的电力网络，可以智能地响应连接到它的节点。智能电网还可以包括存储和分散式发电，但它们的显着特征是系统和电网之间的高速双向通信的集成。 为什么智能电网对城市很重要？ 城市正在推动电力需求的增长，而不是现有的，老化的和拥挤的电网基础设施。 至关重要的是，将具有通信功能的控件集成到城市网络中，以改善其运营并实现与电力最终用户的更可持续的互动。 3微电网 微电网是一种同时解决能源安全，可负担性和可持续性的方式，通过分散的，本地控制的，独立的能源系统，专门针对最终用户的要求。 微电网是一种分布式水平的能源系统，它包括所有必要的组件，以隔离电网。它是更广泛的能源网络的缩影，但处于分布式水平。 微电网整合了发电、存储和需求管理系统，因此 供需以安全，有效和可靠的方式匹配。微电网的“智能”意味着它们与可再生能源发电兼容。 微电网还减轻了电网的压力，并通过优化的需求和供应平衡以及减少的传输损耗来实现更高效的供应。 3微电网 微电网（μG）具有一系列城市应用，包括高科技产业，关键任务运营和低碳商业。 城市越来越成为低碳领导者，他们热衷于展示自己的环境责任，同时也 将自己定位为采用可持续技术的先驱。就自己的房地产而言，这可以反映在微电网内可再生能源和需求侧响应（DSR）的最大部署上。 城市可以使用政策和法规来加速更广泛的采用，以针对具有高负载和可用资本的用户。这些用户可能包括房地产开发商，大学和商业园区。微电网与这些高性能组织兼容，因为它们能够实现最大的现场可持续能源贡献，同时提供与传统电网供电相同水平的供电可靠性。 当“Negawatt ”价格使其具有商业吸引力时，将能量同步和调度到配电网络或快速减少需求的能力也是这种类型的微电网的重要特征。 4智慧城市中的数据 数据支持能源系统之间的双向通信，促进主动响应和提高效率。 城市能源数据价值最大化 城市每时每刻都在产生新的数据。实时数据的可用性也在增长，这也有可能改善能源管理并提高其他城市功能的效率。 数字信息服务（例如数据分析和可视化）将提高城市识别风险，机遇和未来能源需求的能力，使他们能够更有效地应对社会不平等和贫困等城市挑战。 为了支持城市确定可持续能源项目的机会和规划，现在向公众提供了一些数据驱动的规划工具，例如英国国家热量图和伦敦热量图。随着数据的激增和利用技术的进步， 更准确的能源平衡将增加，有助于降低成本和碳排放，并提高城市能源供应的可靠性。 通过可视化分散供暖规划数据、社会住房密度数据和政策指标，伦敦热地图允许利益相关者识别机会并评估伦敦分散式能源部署的可行性。 4智慧城市中的数据 基于技术专长、可持续、综合思维和政策考虑的智能方法，为城市决策者有效应对影响气候变化的能源相关问题铺平了道路。 智能系统鼓励行为的改变，从而促进新的选择和活动，改变我们消费和共享能源的方式，从而为低碳城市经济和社会的发展做出贡献。 新一代的集成硬件，软件和网络技术将为系统提供世界的实时信息。高级分析将帮助人们就替代方案和行动做出更明智的决策，从而改善我们使用能源和资源的方式。 智能和数据驱动技术的日益渗透正在帮助推动智慧城市的发展。城市必须通过适当的监管、激励和治理来促进行业的扩张。 赫尔辛基的一个城市发展项目具有广泛的信息学战略和服务，旨在减少当地社区的能源需求和碳足迹。 5建筑系统 在使用被动和主动系统的新建和现有建筑物中，在建筑物规模上减少需求的潜力巨大。 被动太阳能增益限制了冬季的周边热量损失，并使冬季的收益最大化。 建筑物占全球能源使用总量的32%，占全球温室气体排放量的19%。城市中现有的和新的建筑存量将需要改进的能源效率措施和建筑性能，以减少能源需求。 可以通过一系列技术和解决方案来实现节能。例如，对建筑物中的日常能耗进行详细的监控和报告，通过 用户界面允许居住者更好地理解和管理他们的能源使用。 增强的织物热性能可以降低对加热和冷却需求的要求。