适合小型社区的能源结构

发布日期：2020年1月23日 / 更新日期：2020年8月17日 – 作者：Konrad Wolfenstein

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弗劳恩霍夫市政能源转型工具

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

太阳能、地热能还是光伏发电——哪种能源供应方式最适合社区？小型市政当局的代表们面临着海量信息，这往往加剧了他们原有的不确定性。弗劳恩霍夫研究所推出的一款全新在线工具，能够帮助人们理清这一复杂局面，并确定最适合每个社区的能源组合，包括可用的资金机会。.

© 开放数据图林根 |虚拟城市系统有限公司 |布局：Daniel Cebulla (JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

以 100 x 100 米的网格形式可视化呈现诺伊马克市（486 位居民）的供暖需求。深色表示供暖需求高。结果基于建筑结构估算得出。.

能源转型已然来临。然而，小型社区的代表们往往并不确定这种转型对他们而言意味着什么。太阳能、光伏发电还是地热能？哪种能源更合适？这些技术能在多大程度上满足社区的能源供应需求？是否有可能的补贴？

软件工具分析需求和可能性

弗劳恩霍夫光电、系统技术和图像处理研究所 (IOSB) 应用系统技术 (AST) 部门开发的一款工具正是在此发挥作用。该工具由“能源技术与经济建模 modTRAIL”项目的研究人员开发。弗劳恩霍夫 IOSB-AST 的科学家 Liane Rublack 表示：“我们的软件能够帮助小型市政当局了解能源转型领域的技术可行性以及相应的资金机会——这些信息都是根据他们的具体情况量身定制的。热能和电力不必完全来自可再生能源；该工具采用的是传统能源和可再生能源发电设施相结合的能源组合。”

在图林根州四个人口不足一万的试点市镇——卡拉、韦尔特、诺伊马克和格罗索布林根——研究人员已经开始测试这款工具。对于这些市镇的决策者来说，操作流程如下：他们首先输入所在市镇的名称，然后即可获得该市镇详细的电力和供暖需求信息。接下来，他们可以指定未来电力和供暖供应的偏好。他们希望采用哪些技术，又希望排除哪些技术？工具提供了多种选项，例如太阳能和风能、储能和储热、油气冷凝锅炉、空气源热泵和地源热泵。该工具还会询问决策者对其他因素的偏好。例如，减少二氧化碳排放是首要任务，还是更关注能源采购成本？最终，市长和其他决策者可以获得符合特定目标的能源和电厂组合方案信息，例如，光伏系统、储能和储热以及热电联产电厂的组合方案。信息还包括安装和运营成本、能源采购成本、二氧化碳排放量以及融资机会。.

“我们希望通过这款工具，推动可再生能源的普及，并向小型社区的市长们展示可再生能源为他们城镇带来的潜力，”鲁布拉克解释道。弗劳恩霍夫IOSB-AST研究所的研究人员以德国气象局（DWD）提供的家庭标准负荷曲线和可再生能源时间序列数据为基础开发了这款工具——在本例中，数据来自图林根州埃尔福特-魏玛附近的气象站。图林根州人口少于1万的市镇所需的数据已存储在系统中。不过，该工具也可用于德国其他州，只需提供相应的数据即可。.

克服准入壁垒

该优化模型将作为模块集成到合作项目“农村转型（TRAIL）”的在线软件中。合作项目“农村转型（TRAIL）”的具体目标是提供一个易于使用的工具，以激励众多小型市政当局积极参与高效能源供应问题。该项目尤其旨在克服人员和资金资源方面的初始准入障碍。项目将开发一款在线软件工具，该工具主要基于公开的地理信息系统（GIS）数据、人口普查数据和其他现有数据库，生成各市政当局的电力和热力消耗初始数据，并提出后续行动建议。.

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创新的在线工具 TRAILstarter 使参与的城市能够制定区域能源转型措施： www.trail-energie.de

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太阳能、地热能还是光伏发电——哪种能源供应方式最适合社区？小型社区的代表们面临着海量信息，这在很多情况下加剧了他们原有的不确定性。弗劳恩霍夫研究所推出的一款创新型在线工具，正帮助人们拨开迷雾，为每个社区确定最佳能源组合，包括融资方案。.

© 开放数据图林根 |虚拟城市系统有限公司 |布局：Daniel Cebulla (JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

以 100 x 100 米的网格形式可视化了纽马克社区（486 位居民）的热需求。深色表示热需求较高。结果基于建筑结构估算得出。.

能源转型迫在眉睫。然而，小型社区的代表们常常疑惑，这对他们来说究竟意味着什么？是太阳能、光伏发电还是地热能？哪些技术切实可行？它们能在多大程度上满足社区的能源供应？是否有可能的补贴？

软件工具分析需求和可能性

弗劳恩霍夫光电、系统工程和图像开发研究所 (IOSB) 应用系统技术 (AST) 部门开发的一款工具正是在此发挥作用。该工具由研究人员在“modTRAIL 能源技术和经济建模”项目中开发。“借助我们的软件，小型社区的市长可以了解能源系统转型领域的技术可能性以及相应的补贴——而且这些信息都是根据社区的具体情况量身定制的，”弗劳恩霍夫 IOSB-AST 的科学家 Liane Rublack 表示。“热能和电力不必百分之百来自可再生能源，但该工具侧重于传统发电厂和可再生能源发电厂相结合的能源结构。”.

研究人员已在图林根州四个人口不足一万的示范社区——卡拉、韦尔特、诺伊马克和格罗斯奥巴伦——测试该工具。对于这些市政决策者而言，操作流程如下：他们首先输入所在市政区的名称，然后即可获得该镇电力和供热需求的详细信息。接下来，他们可以输入对未来电力和供热的期望。他们希望采用哪些技术，又希望排除哪些技术？可供选择的方案众多，例如太阳能和风能、储能和储热、燃油和燃气冷凝锅炉、空气源热泵和地源热泵。该工具还会询问有关其他因素的需求。例如，重点是最大限度地减少二氧化碳排放，还是降低能源采购成本？最终，市长或其他决策者将获得符合特定目标的能源和电厂组合方案信息，例如光伏系统、储能和储热以及热电联产电厂的组合方案。信息还包括安装和运营成本、能源采购成本、二氧化碳排放量以及获得补贴的可能性。.

“我们希望通过这款工具，推动可再生能源的普及，并向小型社区的市长们展示可再生能源为他们社区带来的潜力，”鲁布拉克解释道。弗劳恩霍夫IOSB-AST研究所的研究人员使用了德国气象局存储的家庭标准负荷曲线以及可再生能源时间序列数据（在本例中为图林根州埃尔福特-魏玛附近气象站的数据）作为该工具的基础数据。对于图林根州人口少于1万的社区，所需数据已存储在系统中。此外，该工具也可与德国其他州的相应数据配合使用。.

克服准入障碍

该优化模型将作为组件（模块）集成到“农村地区转型（TRAIL）”联合项目的在线软件中。“农村地区转型（TRAIL）”联合项目的具体目标是提供一个易于使用的工具，以帮助激励大量小型社区积极应对高效能源供应问题。该项目尤其旨在克服人力和财力资源有限等准入门槛。项目将开发一款在线软件工具，该工具主要利用公开的地理信息系统（GIS）数据、人口普查数据和其他现有数据库，生成各市镇电力和热力消耗的初步数据，并提出后续行动建议。.

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

借助创新的在线工具 TRAILstarter，参与的市政当局可以制定区域能源系统转型措施： www.trail-energie.de