国际可再生资源机构-促进城市可变可再生能源整合的部门耦合（英）-2021.10-80页_5mb

总结：Sector Coupling in Facilitating Integration of Variable Renewable Energy in Cities

核心内容

本报告由国际可再生能源机构（IRENA）发布，探讨了**城市中部门耦合（Sector Coupling）**在促进可变可再生能源（VRE）整合中的关键作用。随着全球对实现1.5°C气候目标的重视，城市作为全球能源消耗和碳排放的主要来源，其在推动能源转型中的角色日益凸显。部门耦合通过整合电力、交通、建筑、供热等不同部门，为能源系统提供更强的灵活性，从而有效应对高比例可再生能源带来的挑战。

主要观点

• 城市在能源转型中的关键作用：城市消耗了全球约67-76%的最终能源，贡献了全球75%的能源相关碳排放。因此，城市在实现全球碳中和目标中扮演着至关重要的角色。
• 部门耦合的定义与意义：部门耦合是指通过技术手段将不同部门（如电力、交通、建筑）连接起来，以提高能源系统的灵活性和效率。它不仅有助于减少碳排放，还能促进城市能源系统的智能化、高效化和气候韧性。
• 部门耦合的灵活性来源：部门耦合为能源系统提供了额外的灵活性，尤其是在处理可变可再生能源（如太阳能和风能）时，能够通过智能管理、储能系统、电能替代等方式平衡供需。
• 部门耦合在城市中的应用：包括建筑领域的能效提升、分布式能源的自用、热能存储、电动交通、绿色氢能等，这些应用为城市能源系统提供了多种可行的转型路径。

关键信息

部门耦合的潜力与应用

• 建筑领域：提高建筑能效是部门耦合的关键推动因素。通过智能管理系统和热能存储，建筑可以更有效地利用可再生能源。
• 交通领域：电动交通（如电动车、氢燃料电池车）与电力系统的结合，能够实现电力与交通部门的协同，提升整体能源效率。
• 热能存储：热能存储技术（如相变材料热能电池）有助于平衡电力供需，特别是在可再生能源波动较大的情况下。
• 绿色氢能：通过电解水制氢，可将可再生能源转化为可储存和运输的能源形式，从而增强能源系统的灵活性。
• 分布式能源与储能：城市可利用分布式能源（如屋顶光伏）和电池储能系统，实现本地能源的高效利用与跨部门协同。

案例研究

• 中国案例（张北崇礼区）：

  • 通过热泵和区域风电场的结合，实现供热部门的碳中和。
  • 需要建设覆盖36,000平方米的集中供热网络，目标是扩展至450万平方米。
  • 增加季节性储能能力是实现有效能源规划的关键因素之一。
  • 建筑领域的能效提升和能源管理系统的优化，有助于提升部门耦合的潜力。

• 哥斯达黎加案例（圣拉斐尔区）：

  • 城市的可再生能源比例在2035-2050年间可提升至68%以上，远高于基准情景。
  • 通过优化车辆到电网（V2G）和氢生产系统，实现能源系统的高效运行。
  • 本地可再生能源发电系统的限制较少，有助于实现更低的平准化能源成本。

方法论与工具

• 报告提出了一种评估城市部门耦合潜力的方法，包括对能源系统复杂性和互联性的建模分析。
• 提供了一套通用的技术和经济指标，用于初步识别和评估部门耦合机会。
• 引入了一个建模工具，用于在特定城市背景下进行定量评估，特别关注建筑部门，因其对实现碳中和城市至关重要。

结论

城市在推动全球碳中和目标中具有巨大潜力。通过部门耦合，城市可以更有效地整合可再生能源，提升能源系统灵活性与效率，同时增强气候适应能力。IRENA的报告为城市能源规划者提供了方法论和工具，以支持他们制定可行的转型策略。部门耦合不仅是实现碳中和的关键手段，也是城市可持续发展的核心路径之一。

附录：通用指标

• 提供了用于初步评估部门耦合潜力的通用技术与经济指标。
• 这些指标包括可再生能源自用比例、热能存储能力、能源管理系统的智能化程度等。

字数统计：约990字