如果我们的热水器利用白天的太阳能，我们将减少排放并吸收廉价能源

Josiah02 · 发表于前天 20:46

热水淋浴或沐浴会消耗家庭总能源的15%–30%，仅次于空气加热和冷却。
超过一半的澳大利亚家庭使用带有储水箱的电热水器。这些热水器就像热电池一样，通常比家用电池储存更多的能量。传统上，这些热水器在夜间电力需求较低的非高峰时段运行。这种做法也有助于维持燃煤发电站的稳定性。
但还有更好的选择：白天廉价取暖。目前，澳大利亚 40% 以上的独立式住宅都安装了太阳能。白天将热水器切换为充电模式可以吸收浪费的太阳能（即所谓的弃电），并确保电力供需匹配。
在我们新的现实世界试验中，我们对这项技术进行了测试并发现它是有效的。
从支持煤炭到吸收太阳能
电热水器传统上被设置为非高峰时段运行。在你的电费单上，它会被列为“受控负载”项目。从夜晚切换到白天并不像按一下开关那么容易。它通常是硬接线的。
解决方案：使用智能电表。据澳大利亚能源监管机构称，几乎所有维多利亚州家庭（99.6%）和大多数塔斯马尼亚州家庭（79%）都安装了智能电表，而其他州的家庭约为 35-40%。到 2030 年，预计每个澳大利亚家庭都将拥有一台智能电表。
智能电表不仅可以监控使用情况，还可以远程控制电热水器等电器。
电力零售商或配电网络运营商可以通过智能电表更改热水加热时间。消费者可以批准此更改，并且可以远程完成。
为了使其成为现实，该方法必须通过像我们这样的试验来检验。
这为什么重要？
今年10月，屋顶太阳能满足了澳大利亚18%的电力需求。
屋顶太阳能热潮带来的一个问题是供需平衡。太阳能发电高峰出现在中午，而家庭用电需求最高出现在下午和晚上，因为那时人们下班或放学回家。
当太阳能发电量超过家庭用电量时，这些电力就会返回电网。如果规模扩大，就会带来新的挑战，例如最低网络需求，大量廉价太阳能发电可能会破坏电网稳定或电压过载，迫使当局暂时停止或减少家庭将太阳能发电量送回电网。这时，加热水就可以发挥作用了——吸收多余的太阳能。
我们学到了什么？
为了进行实际测试，我们招募了 18,000 个拥有智能电表和电热水器的南澳大利亚家庭。该试验由澳大利亚可再生能源署资助，由计量公司 PLUS ES 牵头，并与能源零售商 AGL 和新南威尔士大学合作。
一年中，这家零售商将近 50% 的热水加热时间从夜间改为白天。大多数住户表示，热水没有明显变化。只有 0.3% 的家庭选择退出。参与的家庭将热水器的排放量减少了约 15%。
能源零售商以批发价从发电厂购买电力。夜间用电曾经最便宜。但随着太阳能充斥电网，白天电价正在下降。在试验中，零售商使用白天电力为每个家庭节省了 63 澳元。我们预计，随着更多可再生能源进入电网，这些节省将会增加。
目前，这些节省下来的钱都归零售商所有。但随着廉价太阳能取代其他形式的电力，我们看到这种连锁反应会转化为更便宜的日间电价，而零售商应该向消费者提供这些电价。这将使家庭能够直接享受到节省下来的电费。
DIY 热水器需要花费电网成本
目前，大多数人无法直接使用屋顶太阳能来加热水。即使在装有智能电表的家庭中，太阳能和热水通常安装在不同的电路上。
但大约 25% 的澳大利亚家庭已开始自行解决问题，选择退出控制负载电路，以便能够使用屋顶太阳能来加热水。
这对一些消费者来说很有吸引力，因为它可以大大减少他们的热水费用，但安装定时器或分流器的额外费用可能会让其他人望而却步。一些分流器还会降低电网的电力质量。
相比之下，如果智能电表方法得到推广，随着更多可再生能源的进入，零售商和能源部门将能够更好地管理电网。
这对消费者有什么好处？如果零售商将批发价降低带来的节省转嫁给消费者，那么家庭就更有可能选择自动智能电表控制选项。
屋顶太阳能可能会导致家用电压略有升高，这会使太阳能输出变得更加困难，并可能缩短某些电器的使用寿命。这是因为家用逆变器需要将电压推高至高于电网的水平，才能将太阳能推入电网。
但如果热水器在白天运行，它们会吸收更多屋顶太阳能发电量，从而降低电压。试验家庭的电压水平平均下降了 2.6V，而经常出现高压的家庭电压水平最高下降了 3.4V。
试验还表明，可以非常准确地预测热水需求，有利于网络运营商提前进行规划和运营。
下一步是什么？
现在我们有了现实世界的证据证明这种方法是有效的，当局可以有更广阔的思路。
如果澳大利亚的主要电网——国家电力市场——都采用智能电表，我们可以将 3.8 太瓦时的用电量从夜间转移到白天。这相当于我们目前 273 太瓦时的用电量的 1.4% 。
目前，每年约有 2.3 TWh的公用事业级太阳能被削减。白天用它来加热水要好得多。
这种方法对热泵有用吗？是的，但有注意事项。热泵使用电力加热水的效率比老式加热器高得多。但它们确实需要更长的加热时间。我们的试验表明，热泵与智能电表控制基本兼容，但它们可能需要不同的控制策略。
随着越来越多的可再生能源进入电网，越来越多的澳大利亚家庭使用电力，我们中的许多人将放弃燃气热水系统。这些趋势意味着白天加热水将更有价值。

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