史丹佛大學領導的研究揭示了從海水淡化廠到廢水處理設施的水系統如何幫助使再生能源變得更便宜和可靠。這學習，發表於 9 月 27 日天然水提出了一個衡量水系統如何調整能源使用以幫助平衡電網供需的框架。

「如果我們要實現淨零排放，我們需要需求方的能源解決方案，而水系統代表著一種很大程度上尚未開發的資源，」該研究的主要作者、環境工程博士阿克謝·拉奧(Akshay Rao) 說。史丹佛工程學院的學生。

“我們的方法可以幫助水運營商和能源管理者就如何協調這些基礎設施系統以同時實現我們的脫碳和水可靠性目標做出更好的決策。”

由於電網更依賴再生能源風能和太陽能等能源，平衡能源供需變得更具挑戰性。通常，電池等儲能技術有助於解決這個問題，但電池價格昂貴。另一種選擇是提高輸水和處理提供者等大負荷消費者的需求面彈性。

Rao 和他的合著者表示，用水系統（消耗全國電力的 5%）可以透過調整其運作以適應即時能源需求，從而提供與電池類似的好處。

靈活性框架

為了幫助實現這一潛力，研究人員開發了一個框架，從電網營運商和水系統營運商的角度評估水系統中能源靈活性的價值。

該框架將這些值與其他電網規模的儲能解決方案進行比較，例如鋰離子電池在能源需求低迷時期儲存電力並在需求高峰期釋放電力。該框架還考慮了一系列因素，例如與使用關鍵基礎設施系統提供能源靈活性相關的可靠性風險、合規風險以及資本升級成本。

研究人員在海水淡化廠、配水系統和廢水處理廠。他們也探討了加州、德州、佛羅裡達州和紐約州公用事業公司不同關稅結構和電價的影響。

他們發現，這些系統可以在高峰需求期間轉移高達 30% 的能源使用，從而顯著節省成本並緩解電網壓力。海水淡化廠透過調整回收水量或在電價高時關閉特定運營，展現了這種能源靈活性的最大潛力。

研究人員表示，該框架可以幫助電網營運商評估一系列水系統的能源彈性資源，將其與其他能源靈活性和能源儲存選項進行比較，並對能源進行修改或定價。該方法還可以幫助水務公司營運商在電網快速變化的時代就如何設計和營運工廠做出更明智的財務決策。

該研究也強調了能源定價對於充分利用這一優勢的重要性靈活性。在一天中的不同時間支付不同能源費率的供水系統可能會獲得最大的好處。作為公用事業公司提供的節能計劃的一部分，設施甚至可以在電網緊張時透過減少能源使用來賺取額外收入。

「我們的研究為水和能源管理者提供了做出更明智選擇的工具，」拉奧說。「透過正確的投資和政策，水系統可以在使向可再生能源的過渡更加順利、更加經濟實惠方面發揮關鍵作用。

SLAC 國家加速器實驗室光子科學理事會副教授 Meagan Mauter 是本文的高級作者。她也是史丹佛伍茲環境研究所和普雷庫特能源研究所的高級研究員，以及化學工程副教授。