斯坦福大学领导的研究揭示了从海水淡化厂到废水处理设施的水系统如何帮助使可再生能源变得更加便宜和可靠。这学习，发表于 9 月 27 日天然水提出了一个衡量水系统如何调整能源使用以帮助平衡电网供需的框架。

“如果我们要实现净零排放，我们需要需求方的能源解决方案，而水系统代表着一种很大程度上尚未开发的资源，”该研究的主要作者、环境工程博士阿克谢·拉奥 (Akshay Rao) 说。斯坦福工程学院的学生。

“我们的方法可以帮助水运营商和能源管理者就如何协调这些基础设施系统以同时实现我们的脱碳和水可靠性目标做出更好的决策。”

由于电网更多地依赖于可再生能源风能和太阳能等能源，平衡能源供需变得更具挑战性。通常，电池等储能技术有助于解决这一问题，但电池价格昂贵。另一种选择是提高输水和处理提供商等大负荷消费者的需求侧灵活性。

Rao 和他的合著者表示，用水系统（消耗全国电力的 5%）可以通过调整其运行以适应实时能源需求，从而提供与电池类似的好处。

灵活性框架

为了帮助实现这一潜力，研究人员开发了一个框架，从电网运营商和水系统运营商的角度评估水系统中能源灵活性的价值。

该框架将这些值与其他电网规模的储能解决方案进行比较，例如锂离子电池在能源需求低迷时期储存电力并在需求高峰时期释放电力。该框架还考虑了一系列因素，例如与使用关键基础设施系统提供能源灵活性相关的可靠性风险、合规风险以及资本升级成本。

研究人员在海水淡化厂、配水系统和废水处理厂。他们还探讨了加利福尼亚州、德克萨斯州、佛罗里达州和纽约州公用事业公司不同关税结构和电价的影响。

他们发现，这些系统可以在高峰需求期间转移高达 30% 的能源使用，从而显着节省成本并缓解电网压力。海水淡化厂通过调整回收水量或在电价高时关闭特定运营，展现了这种能源灵活性的最大潜力。

研究人员表示，该框架可以帮助电网运营商评估一系列水系统的能源灵活性资源，将其与其他能源灵活性和能源存储选项进行比较，并对能源进行修改或定价。该方法还可以帮助水务公司运营商在电网快速变化的时代就如何设计和运营工厂做出更明智的财务决策。

该研究还强调了能源定价对于充分利用这一优势的重要性灵活性。在一天中的不同时间支付不同能源费率的供水系统可能会获得最大的好处。作为公用事业公司提供的节能计划的一部分，设施甚至可以在电网紧张时通过减少能源使用来赚取额外收入。

“我们的研究为水和能源管理者提供了做出更明智选择的工具，”拉奥说。“通过正确的投资和政策，水系统可以在使向可再生能源的过渡更加顺利、更加经济实惠方面发挥关键作用。”

SLAC 国家加速器实验室光子科学理事会副教授 Meagan Mauter 是本文的高级作者。她还是斯坦福伍兹环境研究所和普雷库特能源研究所的高级研究员，以及化学工程副教授。