保持凉爽:节能空调如何防止停电，减少污染和省钱
由詹妮弗·索恩，久保Toru Kubo和史蒂文·纳达尔尽快撰写
执行概要
在过去的几个夏天里，破纪录的热浪伴随着国内许多地区的停电。政策制定者、公用事业主管、电力系统规划者和监管机构预计，在采取措施提高国家电力系统的可靠性之前，停电和短缺将继续存在。我们的电力系统可靠性问题的有效解决方案将考虑长期的经济成本和利益，以及对环境和公众健康的影响。
夏季对电力系统的负荷特别大。气温飙升导致需求峰值增加，因为消费者和企业纷纷打开空调降温。对空调的需求通常在下午三点左右出现，与其他用电需求最高的时段相吻合。高温还会对发电、输电和配电设备的性能产生负面影响，降低发电和输电能力的可用性，增加配电系统故障的可能性。因此，当电力系统的部件最容易出现问题时，它就被要求满足最高的需求。
为了解决电力系统的可靠性问题和减少停电的可能性，已经提出了一系列的解决方案，包括建设新的发电厂、扩大输配电系统、提高能源效率和投资分布式发电资源(例如:可再生能源和热电联合)。建设额外的发电、输电和配电能力是非常昂贵的，特别是当电力只在夏季高峰期需要的时候。此外，发电增加了环境和公共卫生成本——发电是空气污染的主要来源，造成全球变暖，增加哮喘和其他呼吸系统和心肺疾病的发病率和严重程度。这些环境和健康问题，以及对开放空间消失和噪音增加的担忧，正促使社区反对全国各地的发电厂和输电线路建设。相比之下，能源效率和分布式发电提供了低成本的替代方案，减少了对额外中央电站发电和配电能力的需求，同时减少了污染物排放，为消费者和企业节省了数十亿美元。
高峰需求的增加是可靠性问题的核心，因此减少高峰需求的努力是提高电力系统可靠性战略的重要组成部分。由于在系统脆弱时期，空调是需求高峰的主要贡献者，提高中央空调效率必须是解决可靠性问题的关键部分。最低效率标准是一种行之有效的降低能源消耗和峰值需求的方法。根据目前的标准，仅在2000年就取消了对2万兆瓦高峰发电能力的需求。如果没有这些节省，额外的需求峰值将进一步加剧美国目前面临的可靠性问题。
本报告展示了更新的住宅和商用中央空调能效标准可能带来的额外高峰需求减少。我们提供估计的高峰需求减少，电力节省，成本节省，和污染物排放减少可能采用的新标准于2006年生效。对2010年和2020年的国家和地区水平以及四个人口最多的州(即加利福尼亚、德克萨斯、纽约和佛罗里达)进行了估计。此外，我们还介绍了四个案例研究，说明了标准在中长期努力减少电力中断的可能性和提高电力系统可靠性方面所能发挥的重要作用。
发现
- 我们的节约估计是基于对当前标准的合理改进，基于法律要求的升级标准。这些改进需要将家用中央空调的标准提高30%，并为峰值需求设定上限，还包括技术进步，将产品效率随时间的下降程度降至最低。对于商业设备来说，标准提高20%将最大程度地节省成本效益。
- 在过去的20年里，美国家庭使用中央空调的比例从25%飙升至50%以上。中央空调实际上已经成为新家庭的标准配置。因此，空调对高峰用电需求和电力系统可靠性的影响越来越大。
- 更新后的中央空调标准将消除2010年夏季23,850兆瓦(MW)的发电需求，这相当于48座大型(即500兆瓦)化石燃料发电厂的发电量。到2020年，峰值容量将减少到77700兆瓦——相当于155座大型发电厂，超过2000年夏季全国预期峰值需求的10%。
- 将标准提升到我们提议的水平，将会减少该国每个地区的高峰需求。第5页的地图显示了如果标准升级，每个地区将不需要多少大型发电厂。在空调需求最高的南部和中西部最热的地区，峰值降幅最大。
- 在全国范围内，据估计，更新后的标准在2010年将节省超过250亿千瓦时的最终用电量，而这距离标准生效仅过了四年。预计到2020年，年节电量将增长到820亿千瓦时，约占住宅和商业用电量的26%，占住宅和商业总能耗的3%。
- 预计2010年消费者电费节余将减少19亿美元，2020年将减少60多亿美元。到2010年，更新中央空调标准所带来的累计净节省将超过70亿美元，到2020年将增长到160亿美元以上。设备购买价格每增加1美元，消费者就可以节省2美元以上的电费。
- 更新后的标准将在2010年减少500多万公吨的碳排放。到2020年，碳减排将接近1500万吨。二氧化碳是导致全球变暖的主要因素。这相当于2010年减少400万辆汽车，2020年减少1200万辆汽车。
- 提高中央空调标准后，2010年和2020年雾霾形成的氮氧化物排放量分别减少1.75万吨和4.06万吨。2010年，二氧化硫(酸雨的主要成分)排放量将减少约7.75万吨，2020年将减少20.85万吨。2010年，颗粒物(烟尘)排放量将减少700公吨，2020年减少2100公吨。通过减少这些污染物，更新的标准将有助于减轻公共卫生问题和环境退化。
- 更新的标准对提高电力系统的可靠性起着重要作用。如果更新的标准在1990年生效，Entergy服务区域(即路易斯安那州、阿肯色州、密西西比州和德克萨斯州)1999年的客户经历的中断就可以避免，而长岛和芝加哥的中断的可能性也可以显著降低。此外，更新后的标准可以提供ôsupplyö足够的电力，足以弥补2000年加州预计出现的电力短缺。