根据美国国家可再生能源实验室(NREL)研究人员的分析，采用能效措施可以减少使用可再生能源为建筑物供电所需的储能容量。NREL是美国能源部负责可再生能源和能源效率研究与开发的主要国家实验室。
随着越来越多的社区计划采用100%的可再生能源，研究人员提出了一种可以指导他们不使用长时储能，也能实现净零目标的策略。
NREL研究人员Sammy Houssainy与William Livingood合作撰写了一篇名为《100%可再生能源电网的成本效益和可靠性优化策略》的研究论文。该文概述了采用100%可再生能源的方法，他说：“尽量减少使用长时储能系统是努力以经济高效的方式实现净零目标的关键因素。”
研究人员认为太阳能和风能是可再生能源的主要来源，因为大多数实现100%可再生能源目标的计划都考虑到了这些因素。他们还使用美国能源部的EnergyPlus和OpenStudio建筑能源建模工具来模拟能源需求，同时考虑建筑规模、时间和入住类型等因素。美国能源信息署的数据向科学家们提供了现有建筑物的特性和建筑物使用的能源负荷的信息。
此外，研究人员将美国分为五个气候带，从炎热潮湿的地区(佛罗里达州坦帕)到非常寒冷的地区(明尼苏达州国际瀑布城)。其他区域包括纽约市、埃尔帕索市和丹佛市。了解每个区域的供热和制冷需求的极端情况，使研究人员能够选择适当的可再生能源组合，以最大限度地减少所需的储能容量。
虽然在文献中存在不同的定义，但出于研究的目的，研究人员将长时储能系统定义为满足电力需求超过48小时的储能系统。而有的长时储能技术可以在数天或数月内提供电力。然而，大多数长时储能技术或者不成熟，或者不能广泛部署。根据NREL的这两位研究人员计算，采用75%到100%的可再生能源将导致与长时储能相关的成本显著增加。研究人员并没有关注储能部署，而是强调可再生能源、超大规模发电能力和能效措施投资的最佳组合。研究人员指出，如今存在多种途径来实现100%可再生能源的目标，并且随着技术、成本和性能的变化，将会出现新的途径，但他们确定了当前可以实现的关键途径。
他们还确定，如果将可再生能源发电量扩大1.4至3.2倍，并通过建筑节能措施实现52%至68%的节能目标，就可以根据美国各地区的具体情况制定一条成本最优的路径。Houssainy表示，提高家庭和办公室的能源效率可以减少所需的可再生能源发电量，减少储能容量，并降低传输电成本，最终支持无碳能源系统的实施。
Livingood说，“论文中包含的内容实际上是一个需要遵循的多步骤过程。这个过程适用于大城市，也适用于小城市。现在，最终结果将随着城市的不同而不同，因为遵循这一多步骤过程能够以最佳成本实现目标。”
例如，研究人员计算，佛罗里达州坦帕的所有电力都来自光伏系统，而明尼苏达州国际瀑布城的电力100%来自风电，以尽量减少对储能系统的依赖。
Livingood说：“这并不是为了取代对建筑、电网和能源基础设施的现场具体、详细的工程设计和规划流程的需求。但我们相信，我们新颖的计算方法产生了广泛相关和适用的总体概念和结论。为了经济高效地实现100%可再生能源方案，我们新开发的计算方法提供了有助于指导这些详细工程设计和规划过程的通用原则。”
责任编辑：周末
