问答：空调对瑞士电网造成威胁吗？

Josiah02

今年夏天的高温促使我们许多人都打开空调。在瑞士，制冷所用能源已接近供暖所用能源。这对电网意味着什么？
瑞士气象局的官方数据令人震惊：今年夏天的气温比1991-2020年的全国平均气温高出1.6°C，并且出现了强烈热浪，几个州的气温峰值达到或超过了2003年的纪录。
从全球范围来看，这是有记录以来第二热的夏天（仅次于 2023 年）。随着气温上升，对空调的需求也在激增。根据瑞士联邦能源局的数据，制冷系统目前占该国电力消耗的近 11%，与供暖的 14% 相差无几。
空调可以拯救生命，但它也会导致城市热岛效应（从而加剧全球变暖），增加发电厂的压力并增加电网的负荷。瑞士的电网能否满足额外的需求？我们采访了 EPFL 分布式电气系统实验室的 Mario Paolone 教授，以了解情况。
空调使用率的提高意味着我们电网的峰值负荷将很快出现在夏季，而不是冬季。这值得担忧吗？
就电网而言，管理制冷系统的需求与管理供暖系统的需求并无太大区别。但挑战在于，电力需求总体上在增长，这不仅仅是因为空调，因为越来越多的流程都采用电力。
这对于企业和消费者来说都是如此。例如，热泵和电动汽车比燃气锅炉和内燃机更高效。正是这种电气化过程推动了变革。
马里奥·保隆教授。图片来源：EPFL/阿兰·赫尔佐格
如何？
额外的需求正在影响已经拥堵的当地电网。现有的输电线和变压器的容量不足以应对目前所承受的负载。发电厂也面临更大的压力，因为它们必须供应额外的电力，并保持足够的储备以满足经常不可预测的需求高峰。
如果要用可再生能源填补这一缺口，预计需要额外 40 吉瓦的太阳能发电才能满足瑞士的电力需求，包括供暖系统、制冷系统和电动汽车的电力。但这将使当地电网更加拥挤，并增加所需的储备。
当太阳能达到顶峰时，对空调的需求是否可以减轻一些压力？
这绝对是空调的一个积极方面：它的使用自然与强烈阳光的时段同步。如果瑞士将其能源结构更多地转向太阳能，这将缓解我提到的一些电网问题。
业主会希望在安装空调的同时安装太阳能电池板，以降低运营成本。这也会减少对能源储存的需求，因为电力可以在生产的同时被消耗。
鉴于瑞士夏季电力过剩，我们能否利用太阳能满足额外需求，从而实现“收支平衡”？
很多人是这么想的，因为我们大多数人都是从净能量的角度来思考问题。但电力需求和供应系统并不是在总体层面上运作的。必须有足够的电力来即时满足需求，否则我们就会遭遇停电。
这就是为什么电网运营商必须使用需求管理系统或储能系统来应对供需波动的原因。目前，电网运营商使用所谓的一级、二级和三级储备来管理需求。
答案可能是将瑞士的电力网络进一步分散化吗？
当然。6 月 9 日通过的《联邦电力供应安全法》（Mantelerlass）旨在创建“能源社区”，其中建筑物可以根据需要共享其产生的电力，从而可能满足其自身所有需求。
现有的技术可以解决供需同步问题，同时满足我之前描述的电网限制。毫无疑问，我们将看到瑞士各地建立能源社区，生产和管理自己的电力——不仅用于空调，还用于供暖和电动汽车——并缓解国家电网的拥堵。
然而，从更广泛的角度来看，如果我们想减轻对电网和能源储备的影响，我们就需要更有效地管理对电力的需求。
还存在成本如何在电力生产商、电力消费者和电网运营商之间分配的问题。
我们现在拥有基于电力流计算电网负荷率的技术。例如，这可以通过位置边际定价来实现。我们正在与洛桑电力公司合作一个项目，利用这种定价形式最大限度地提高特定市场所有参与者的利益，同时提高电网的性能。我们的想法是找到降低整个社区投资和运营成本的最佳方法。
理论上我们已经有了答案，但缺少正确的法律框架来实施它们。与洛桑电力公司合作的一个项目旨在在现实条件下测试一种选择。