量化住宅空间加热电气化对德克萨斯州电网的影响( Quantifying the impact of residential space heating electrification on the Texas electric grid )

Philip R. White Joshua D. Rhodes Eric J.H. Wilson Michael E. Webber

在这项技术分析中，我们研究了德克萨斯州住宅部门空间供暖完全电气化对能量消耗、峰值电力需求和德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)电网容量利用率的影响。我们利用国家可再生能源实验室(NREL)的ResStock工具开发了具有地理代表性的住房存量模型，并利用基于物理学的EnergyPlus建模软件创建了一个代表ERCOT操作区域的住宅部门的建筑存量能源总模型。在这个综合建筑能源模型中，我们用不同效率的可逆电动热泵取代了所有的天然气和其他化石燃料炉，这种热泵可以在冬天供暖，在夏天制冷。我们将空间分辨率的实际气象天气数据与建筑存量能源模型相结合，以模拟ERCOT地区特定年份（2016）的小时分辨率能源使用。我们找到了ERCOT内17个地区的年用电量、每一天的峰值小时电力需求和负荷持续时间曲线。从基本情况来看，冬季住宅部门的绝对电力需求高峰可能会增加36%或12吉瓦。这些结果表明，电网容量需要增加10千兆瓦（居民部门增加25%)，以适应冬季高峰的居民部门。虽然冬季家庭供暖的用电量会增加，但每年的用电量将保持大致相同或减少，因为效率更高的热泵比它们也取代的传统空调提供更有效的冷却。使用2018年的平均排放量，我们估计改变标准效率热泵将导致住宅部门二氧化碳排放量减少4.1%，氮氧化物排放量减少5.8%。在我们的标准效率情景中SOx排放量没有显著变化，但在高和超高总效率情景中，SOx排放量分别减少8.3%和15.0%。

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