Энергетическое планирование
Энергетическое планирование имеет множество различных значений, но наиболее распространенным значением этого термина является процесс разработки долгосрочной политики, которая поможет определить будущее местной, национальной, региональной или даже глобальной энергетической системы. [1] Энергетическое планирование часто осуществляется государственными организациями, но может также осуществляться крупными энергетическими компаниями , такими как электроэнергетические компании или производители нефти и газа . Эти производители нефти и газа выделяют выбросы парниковых газов . Энергетическое планирование может осуществляться с участием различных заинтересованных сторон, в том числе правительственных учреждений, местных коммунальных предприятий, научных кругов и других заинтересованных групп .
С 1973 года энергетическое моделирование , на котором основано энергетическое планирование, получило значительное развитие. Энергетические модели можно разделить на три группы: описательные, нормативные и футуристические прогнозы. [2]
Энергетическое планирование часто осуществляется с использованием комплексных подходов, которые учитывают как обеспечение энергоснабжения, так и роль энергоэффективности в снижении спроса ( интегрированное планирование ресурсов ). [3] Энергетическое планирование всегда должно отражать результаты роста населения и экономического развития. Существует также несколько альтернативных энергетических решений, которые позволяют избежать выброса парниковых газов, например, электрификация существующих машин и использование ядерной энергии . Неиспользованный энергетический план для городов создается в результате тщательного исследования аранжировки, которая координирует городскую планировку и энергосистему вместе и дает энергетические схемы для городов высокого уровня и механических парков. [4]
Планирование и рыночные концепции
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( Октябрь 2021 г. ) |
Энергетическое планирование традиционно играло важную роль в создании рамок регулирования в энергетическом секторе (например, влияя на то, какие типы электростанций могут быть построены или какие цены взимаются за топливо). Но за последние два десятилетия [ когда? ] многие страны дерегулировали свои энергетические системы, так что роль энергетического планирования снизилась, а решения все чаще оставлялись на усмотрение рынка. Возможно, это привело к усилению конкуренции в энергетическом секторе, хотя мало свидетельств того, что это привело к снижению цен на энергоносители для потребителей. Действительно, в некоторых случаях дерегулирование привело к значительной концентрации «рыночной власти», при этом крупные, очень прибыльные компании имели большое влияние в качестве органов установления цен.
Комплексное планирование ресурсов
[ редактировать ]Подходы к энергетическому планированию зависят от агента планирования и объема работ. С энергетическим планированием связано несколько крылатых фраз. Основой всего является планирование ресурсов, т.е. представление о возможных источниках энергии в будущем. Разветвление методов заключается в том, учитывает ли планировщик возможность влияния на потребление (спрос) на энергию. Энергетический кризис 1970-х годов положил конец периоду относительно стабильных цен на энергоносители и стабильного соотношения спроса и предложения. Концепции управления спросом , планирования наименьших затрат и интегрированного планирования ресурсов (IRP) возникли с новым акцентом на необходимости снижения спроса на энергию с помощью новых технологий или простого энергосбережения. [5] [6]
Планирование устойчивой энергетики
[ редактировать ]Дальнейшая глобальная интеграция систем энергоснабжения и местных и глобальных экологических ограничений расширяет возможности планирования как в предметной, так и во временной перспективе. Планирование устойчивой энергетики должно учитывать воздействие потребления и производства энергии на окружающую среду, особенно в свете угрозы глобального изменения климата , которое вызвано в основном выбросами парниковых газов из мировых энергетических систем, что является долгосрочным процессом.
Перспективы отрасли возобновляемой энергетики на 2022 год показывают, что политика поддержки со стороны администрации, сосредоточенной на борьбе с изменением климата, в политическом ландшафте 2022 года будет способствовать ожидаемому росту отрасли возобновляемой энергетики. [7] Байден выступает за развитие отрасли экологически чистой энергетики в США и во всем мире для энергичного решения проблемы изменения климата. Президент Байден заявил о намерении уйти из нефтяной отрасли. [8] Администрация 2022 года призывает к принятию «Плана по изменению климата и экологической справедливости», целью которого является достижение 100% безуглеродного производства электроэнергии к 2035 году и нулевых выбросов к 2050 году в США. [9]
Многие страны ОЭСР и некоторые штаты США сейчас переходят к более тщательному регулированию своих энергетических систем. Например, многие страны и штаты приняли целевые показатели выбросов CO 2 и других парниковых газов. В свете этих событий широкомасштабное интегрированное энергетическое планирование может стать все более важным. [10]
Планирование устойчивой энергетики использует более целостный подход к проблеме планирования будущих энергетических потребностей. Он основан на структурированном процессе принятия решений, основанном на шести ключевых шагах, а именно:
- Исследование контекста текущей и будущей ситуации.
- Формулирование конкретных проблем и возможностей, которые необходимо решить в рамках процесса планирования устойчивой энергетики. Это может включать в себя такие проблемы, как « пик нефти » или « экономический спад /депрессия», а также развитие технологий спроса на энергию.
- Создайте ряд моделей для прогнозирования вероятного воздействия различных сценариев. Традиционно это будет состоять из математического моделирования, но в настоящее время включает в себя « мягкие системные методологии », такие как фокус-группы, этнографические исследования коллег, логические сценарии «что, если» и т. д.
- На основе результатов широкого спектра упражнений по моделированию и обзоров литературы, открытых дискуссий на форумах и т. д. результаты анализируются и структурируются в легко интерпретируемом формате.
- Затем результаты интерпретируются для определения объема, масштаба и вероятных методологий реализации, которые потребуются для обеспечения успешной реализации.
- Этот этап представляет собой процесс обеспечения качества, который активно проверяет каждый этап процесса планирования устойчивой энергетики и проверяет, был ли он выполнен строго, без какой-либо предвзятости, способствовал ли он целям устойчивого развития и не противоречил им.
- Последний этап процесса – принятие мер. Это может включать разработку, публикацию и реализацию ряда политик, правил, процедур или задач, которые вместе помогут достичь целей Плана устойчивой энергетики.
Проектирование для реализации часто осуществляется с использованием «анализа логической структуры», который проверяет предлагаемый проект и проверяет, что он полностью логичен, не содержит фатальных ошибок и что были приняты соответствующие меры на случай непредвиденных обстоятельств, чтобы гарантировать, что весь проект не будет потерпеть неудачу, если конкретная часть проекта терпит неудачу.
Планирование устойчивой энергетики особенно подходит для сообществ, которые хотят обеспечить собственную энергетическую безопасность, используя при этом наилучшую имеющуюся практику в своих процессах планирования. [1]
Инструменты энергетического планирования (программное обеспечение)
[ редактировать ]Энергетическое планирование может проводиться на разных программных платформах, в разные промежутки времени и с разным качеством разрешения (т.е. с очень короткими интервалами времени/пространства или с очень большими интервалами). Существует множество платформ, доступных для всех видов анализа энергетического планирования, с акцентом на различные области, и в последние годы наблюдается значительный рост количества программного обеспечения или платформ для моделирования. Инструменты энергетического планирования можно определить как коммерческие, с открытым исходным кодом, образовательные, бесплатные и используемые правительствами (часто специальные инструменты). [11]
Возможные энергетические решения
[ редактировать ]
Электрификация
[ редактировать ]Одним из потенциальных вариантов развития энергетики является переход к электрификации всех машин, которые в настоящее время используют ископаемое топливо в качестве источника энергии. Уже существуют электрические альтернативы, такие как электромобили , электрические варочные панели и электрические тепловые насосы, и теперь эти продукты необходимо широко внедрять для электрификации и декарбонизации нашего энергопотребления. Чтобы уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и перейти на электрические машины, необходимо, чтобы вся электроэнергия производилась из возобновляемых источников . По состоянию на 2020 год 60,3% всей энергии, вырабатываемой в США, приходилось на ископаемое топливо, 19,7% — на атомную энергию , а 19,8% — на возобновляемые источники энергии . [12] Соединенные Штаты по-прежнему в значительной степени полагаются на ископаемое топливо как источник энергии. Чтобы электрификация наших машин способствовала усилиям по декарбонизации , необходимо построить больше возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия.
Еще одной потенциальной проблемой, связанной с использованием возобновляемых источников энергии, является передача энергии . Исследование, проведенное Принстонским университетом, показало, что места с самым высоким потенциалом возобновляемых источников энергии находятся на Среднем Западе, однако местами с самым высоким спросом на энергию являются прибрежные города. [13] Чтобы эффективно использовать электроэнергию, поступающую из этих возобновляемых источников, электрическая сеть США должна быть национализирована и электропередачи высокого напряжения необходимо построить больше линий . Общее количество электроэнергии, которое должна будет обеспечить сеть, должно увеличиться. Если бы было больше электромобилей, спрос на бензин снизился бы, а спрос на электроэнергию увеличился бы. Этот возросший спрос на электроэнергию потребовал бы, чтобы наши электрические сети были в состоянии транспортировать больше энергии в любой данный момент, чем это возможно в настоящее время.
Ядерная энергия
[ редактировать ]Ядерную энергию иногда считают чистым источником энергии. [14] Единственный выброс углерода, связанный с ядерной энергетикой, происходит в процессе добычи урана, но процесс получения энергии из урана не выделяет никакого углерода. [15] Основная проблема использования ядерной энергии связана с вопросом, что делать с радиоактивными отходами . Источником радиоактивных отходов наивысшего уровня является отработанное реакторное топливо, радиоактивность топлива со временем уменьшается за счет радиоактивного распада . [16] вещества Время, необходимое для распада радиоактивных отходов, зависит от продолжительности периода полураспада . В настоящее время в США нет постоянного пункта захоронения высокоактивных ядерных отходов .
Общественная поддержка увеличения производства ядерной энергии является важным фактором при планировании устойчивой энергетики. Производство атомной энергии имеет сложное прошлое. или аварии на многочисленных атомных электростанциях Аварии для многих испортили репутацию атомной энергетики. Значительная часть общественности обеспокоена последствиями аварии на атомной электростанции для здоровья и окружающей среды, полагая, что риск не стоит вознаграждения. Хотя есть часть населения, которая считает, что расширение ядерной энергетики необходимо и что угрозы изменения климата намного перевешивают возможность катастрофы, особенно учитывая технологические достижения, достигнутые за последние десятилетия.
Глобальные выбросы парниковых газов и производство энергии
[ редактировать ]Большая часть глобальных антропогенных выбросов парниковых газов приходится на энергетический сектор , на долю которого приходится 72,0% мировых выбросов. [17] Большая часть этой энергии идет на производство электроэнергии и тепла (31,0%), следующим по величине вкладом является сельское хозяйство (11%), за ним следуют транспорт (15%), лесное хозяйство (6%) и обрабатывающая промышленность (12%). [18] Существует множество различных молекулярных соединений, которые подпадают под классификацию парниковых газов, включая диоксид углерода , метан и закись азота. Углекислый газ является крупнейшим выбросом парниковых газов, на его долю приходится 76% мировых выбросов. Метан является вторым по величине выбросом парниковых газов с его 16%, метан в основном выбрасывается в атмосферу сельским хозяйством. Наконец, закись азота составляет 6% мировых выбросов парниковых газов, сельское хозяйство и промышленность являются крупнейшими источниками выбросов закиси азота. [19]
Проблемы энергетического сектора включают зависимость от угля. Добыча угля остается ключевым фактором в энергетическом балансе, а мировой импорт зависит от угля для удовлетворения растущего спроса на газ. [20] Энергетическое планирование оценивает текущую энергетическую ситуацию и прогнозирует будущие изменения на основе моделей индустриализации и наличия ресурсов. Многие будущие изменения и решения зависят от глобальных усилий по отказу от угля, созданию энергоэффективных технологий и продолжению электрификации мира. [21]
См. также
[ редактировать ]
- Коэффициент мощности – показатель производства электроэнергии
- Прогнозирование ветровой энергии - оценка ожидаемого производства одной или нескольких ветряных турбин.
- Программное обеспечение для ветроэнергетики . Тип специализированного программного обеспечения.
- Переменная возобновляемая энергия # Прерывистый источник энергии - Класс возобновляемых источников энергии.
- Оценка ветровых ресурсов - процесс, с помощью которого разработчики ветроэнергетики оценивают будущее производство энергии ветряной электростанцией.
- Виртуальная электростанция – облачная распределенная электростанция
- Электричество # Генерация и передача - Явления, связанные с электрическим зарядом.
- Оператор системы передачи – Транспортер энергии
- Базовая нагрузка – минимальный уровень спроса на электрическую сеть в течение определенного периода времени.
- Орден за заслуги - Рейтинг доступных источников энергии
- Коэффициент нагрузки (электрический) – средняя мощность, деленная на пиковую мощность за определенный период времени.
- Электростанция, отслеживающая нагрузку — электростанция, которая регулирует мощность в зависимости от спроса.
- Пиковый спрос – самый высокий спрос на электроэнергию в сети за определенный период.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Энергетическое планирование – обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 15 апреля 2021 г.
- ^ Бхатия, Южная Каролина (2014). «Энергетические ресурсы и их использование» . Наука Директ .
- ^ Передовой опыт комплексного планирования ресурсов электроэнергетических компаний, Synapse Energy Economics, июнь 2013 г .. Проверено 9 января 2015 г.
- ^ Ли, Лили; Таихах, Араз (1 апреля 2020 г.). «Углубленный анализ эволюции политики устойчивого энергетического перехода в Китае с 1981 по 2020 год» . Прикладная энергетика . 263 : 114611. doi : 10.1016/j.apenergy.2020.114611 . ISSN 0306-2619 . S2CID 212868659 .
- ↑ Билл Приндл: Интегрированное планирование ресурсов: предоставление энергетических услуг с наименьшими общими затратами , ICF International, 12 декабря 2011 г. Проверено 9 января 2015 г.
- ^ История интегрированного планирования ресурсов и EPAMP, Управление энергетики Западного региона. Архивировано 19 июля 2015 г. в Wayback Machine . Проверено 9 января 2015 г.
- ^ «Прогноз развития отрасли возобновляемой энергетики на 2022 год» . Делойт .
- ^ Раймонди, Пьер Паоло (26 апреля 2021 г.). «Энергетическая политика США при администрации Байдена: внутренние и глобальные измерения» .
- ^ «Климатический план Байдена: Часть 1: Что он предлагает» . Трудовая сеть для устойчивого развития . 2018–2021 гг.
- ^ Мартире С., Туомасьюкка Д., Линднер М., Фицджеральд Дж. и Кастеллани В. (2015). Оценка воздействия на устойчивое развитие местного энергоснабжения. Биомасса и биоэнергетика 83 .
- ^ Рингкьёб, Ханс-Кристиан; Хоган, Питер М.; Сольбрекке, Ида Мари (1 ноября 2018 г.). «Обзор инструментов моделирования энергетических и электроэнергетических систем с большой долей переменных возобновляемых источников энергии» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 96 : 440–459. дои : 10.1016/j.rser.2018.08.002 . ISSN 1364-0321 .
- ^ «Каково производство электроэнергии в США по источникам энергии?» . Управление энергетической информации США . 5 марта 2021 г. Проверено 31 октября 2021 г.
- ^ «Америка с чистым нулем: потенциальные пути, инфраструктура и последствия» (PDF) . 29 октября 2021 г. . Проверено 31 октября 2021 г.
- ^ «3 причины, почему ядерная энергия чиста и устойчива» . 31 марта 2021 г.
- ^ «Ядерное объяснение: ядерная энергетика и окружающая среда» . 15 января 2020 г.
- ^ «Ядерное объяснение: ядерная энергетика и окружающая среда» . 15 января 2020 г.
- ^ «Глобальные выбросы» . Центр климатических и энергетических решений . 8 сентября 2021 г.
- ^ «Глобальные выбросы» . Центр климатических и энергетических решений . 8 сентября 2021 г.
- ^ «Глобальные выбросы» . Центр климатических и энергетических решений . 2019.
- ^ Дернс, Шон (20 марта 2014 г.). «5 энергетических проблем, стоящих перед Индией» .
- ^ «ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ» (PDF) .