执行摘要 睿博能源智库认为，有效益的电气化，或者说实现社会利益最大化的电气化，需要达到以下一个或多个条件，且对另外两个条件不产生反作用： 从长期看可以为消费者省钱； 促进电网的更好管理； 减少对环境的消极影响。 由于供暖在普通美国家庭的能耗中占据了相当大比例，因此它是共益电气化（beneficial electrification,简称BE）工作的关键。电供暖，尤其是利用新的热泵技术，通常会满足上述一个或多个条件。大多数家庭供暖目前依赖于化石燃料，例如家用燃油，丙烷和天然气。供暖的共益电气化将带来多种机遇：消费者可以通过切换到更有效的供热技术来节省总能源费用（取决于房屋类型和区域，报告正文将做详细探讨）;电力公司和电网运营商可以增加宝贵的电网管理效益; 此外，还可以大幅减少温室气体排放。 本文探讨了供暖电气化的多种技术选择，考虑了它们在各种环境中的应用，列举了适用于供暖的共益电气化条件，并提供了实现这些效益的策略。报告原文为英文（可点击下载），此文为执行摘要。 供暖电气化的应用考虑 为了说明共益电气化面临的机遇，我们研究了目前可用于供暖电气化的四种基本技术选择：空气源热泵，空气源热泵联合其他热源，地源热泵和电阻加热器供暖。所有这些技术都有可能在未来电气化中占有一席之地。 空气源热泵是美国各地常用的技术。在采暖季节，他们将热量从室外传递到室内空间; 在制冷季节，则将热量从室内传递到室外。它们可以是管道式或无管道式，可以设计用于较温和的环境或较冷的气候。管道式系统依靠管道将空气均匀地移动到较大的房屋周围，因此通常安装在管道系统已经就位的地方。无管道系统需要较少的结构，并且通常具有两个主要部件：室外冷凝器和室内通过导管连接的空调箱。 地源热泵将地热移入和移出陆地浅层（在地表以下几米处，温度相对恒定）。大多数地源热泵通过水平铺设的塑料管循环液体，并依靠热交换器将地下温度转移到生活空间。 电阻加热器，已经应用了几十年，最常见的情况是装在陶瓷蓄热体中。然而，在美国，通常应用在具有低成本非高峰用电的农村地区。这些加热技术可以在电网供电的边际资源碳排放较低时，或者这些设备可以集中在非用电高峰时段的时候，提供有益的电气化，电价低于平均电价。 适当的供暖选择因地而异。随着室外温度下降和供暖需求增加，空气源热泵的加热能力和效率降低，不过新系统已经提高了在较冷气候下的效率。在较温暖的地区，电阻加热器加热不具优势，因其不如热泵那样还可以提供空气调节的作用。 另一个考虑因素是房屋类型。需要综合考虑提供供暖服务的设备数量，住宅单元的年份和建筑类型（单户，公寓，移动房屋）等，才有助于确定哪种类型的空间供暖效果最佳。 供暖的共益电气化条件 消费者经济性 如上所述，电气化是否会使消费者在经济上受益取决于若干因素，包括区域气候变化和建筑类型。其他经济因素包括是否也同步安装了制冷设施，电器本身的安装成本，以及与化石燃料相比的相关电力成本。美国能源效率经济委员会（ACEEE）发布了一项研究，计算将现有燃油和丙烷炉和锅炉转换为高效热泵的能源，带来的财务和排放影响。该研究的结论是，在美国大部分地区，屋主可以在更换炉子时，用空气源热泵替换掉油或丙烷炉来节省全生命周期成本。美国可再生能源实验室预计，在全国平均的基础上，最晚到2050年，在替换设备时空气源热泵技术（包括寒冷气候热泵）与燃气炉相比具有成本竞争力。落基山研究所针对供暖和热水电气化组合的分析发现，对于四个案例研究地点，基于15年的净现值可以得出，空气源热泵对新建筑更具成本效益。在较冷的气候条件下，热泵可以通过提高建筑效率，依靠补充热源或增加储能系统来成为更经济的选择。 电网管理 因为每天和每季的电力需求都有所不同，电网需要一定的灵活性。将越来越多的可再生能源并入电网也需要更大的电网灵活性。电网运营商现在认识到，需求侧管理可以帮助实现电力平衡，共益电气化提供了一些优化负荷曲线的最佳方法。 温暖地区的电网运营商能够利用空气源热泵的电网管理优势。在较冷的地区，客户更有可能使用电阻加热器或带有辅助加热的热泵，电网运营商可以从这些技术提供的管理方案中受益。 电阻加热器可以为电网运营商提供服务，因为它可以满足需求（在容易获得时或低价时吸收能量）和供应（在系统存在用电压力和高电价成本时释放储存的能量）。 它还为风力资源丰富的地区提供了非常实际的经济机会。可以在每秒钟或者每分钟的基础上控制电阻加热器的加热元件，使其可以向电网提供辅助服务，例如频率调节和电压支持。智能技术还可以让电网运营商使用电阻加热器来帮助调节系统高峰负荷。 由于热泵产生大量的暖热，而不是少量的高温，因此它们通常不太适合于夜间充电和接下来在白天使用。然而，当与智能恒温器连接时，热泵可以通过在下午预供暖或预制冷，并在傍晚早高峰时段减少运行来帮助调节系统需求。 能源与排放效率 供暖电气化是否对环境有益取决于电力技术的排放效率和化石燃料选择 – 即单位能量的排放。通过将终端设备的效率与其能源供应的碳含量相结合，我们可以将电气化的排放效率与化石燃料替代品进行比较。本报告正文中第44-45页所示的计算表明，只有当电力系统有大量的燃煤发电时，热泵才会产生更高的碳排放。在所有其他系统中，热泵比化石燃料的同类产品更具排放效率。而且由于电网可能会在今后变得更加清洁，电子技术在其使用寿命期间也将变得更加清洁。 共益电气化三大条件的互相影响作用 按照我们对共益电气化的定义，只需要满足三个条件中的一个，且不会对另外两个产生不利影响就属于共益电气化。但是，每种条件的实现将根据具体情况而变化。这些情况以及这三个条件之间的相互作用意味着，决策者如果希望推动实现政策目标或获得预期成果，就需要制定并实施相应策略。例如，如果州内有减少排放的目标，那么在现有技术尚未为消费者提供经济利益的情况下，可能需要政策干预 – 例如通过退费项目来降低新投资热泵的前期成本。 潜在的电网管理效益将因地区和所使用的技术类型而异。在努力减少排放和为客户节约成本的同时，不会自然而然的收获这些利益，可能需要政策制定者和电网运营商的规划和管理。 供暖负荷将与风电很好地结合起来，风电在许多地区的夜间处于过剩状态，太阳能发电则会在夏季和下午达到出力峰值。 在许多情况下，热泵等节能电气技术已经在排放效率的基础上受到优先考虑，但对消费者来说可能还不具备成本效益。此外，即使电网的排放量足够低以创造环境效益，也需要有效管理新的电气化负荷，以降低电网运行成本。随着电加热和储能技术的提高，新的电气化带来的成本下降，发电产生的排放减少，这些问题会变得不那么明显。采用温室气体减排等气候政策的国家，可以通过提高建筑能效和供暖效率来减少排放。 将共益电气化用于供暖 通过改变居民供暖的方式，可以为消费者，电网管理实现显著效益，同时达到减排目的。但是，采用哪种技术和实施方案将取决于上述许多因素，以及辖区的政策优先性。… View Summary +

美国电力行业的监管体系已有130年历史，而电网正在迅速实现现代化。电力监管机构需要与时俱进，跟上电网现代化步伐。当前兴起的监管模式是基于绩效的监管，简称PBR。很多州现在都在关注如何将电力公司收入和实现绩效目标的能力联系起来，如何在不同环境下应用PBR，睿博能源智库一直在提供相关建议。我们将撰写一系列文章来讨论21世纪电力监管模式PBR应包含什么元素？并介绍最佳实践，设计依据和具体应用，本文是该系列第一篇。 传统的电力监管模式 当今美国的大多数电力公司都是服务成本（Cost-of-Service）监管。消费者向电力公司支付提供电力服务（例如，输电，配电和其他公用基础设施）的成本，以及投资的规定回报。监管机构的工作是监督这种安排，确保服务安全可靠，电费公平。但这种方法激励了某些行为：受监管的电力公司认识到，通过建设更多的发电，输电，配电和其他基础设施，在下一次电价调价前（rate case）尽可能多的销售电量，这样做可以最大化其收入和利润。这对于需要大量资本投资的大型集中式发电厂体系尤其有效。 今天，通过提高能效和使用能源管理工具，普通住宅用户越来越能够控制自己的用电量，甚至可以依靠太阳能或储能来使自己成为一种电网资源。与20世纪大型集中运营发电厂相比，这是电力供需方的根本转变，消费者有不同的能源选项，而在美国的大部分地区，用电量并没有维持20世纪那样的增长 – 这有助于降低电费。 过去的监管模式能否适应现在的资源特性、电力输送和能源消耗方式的转变？电力监管如何应对这些根本性变化？如何帮助实现客户所需，并保持电力公司盈利能力和响应能力？ 现代监管手段 PBR是实现电力监管改革的途径之一。传统的服务成本监管评估电力公司的成本，着眼于销售，收入，电价和可靠性方面的绩效，PBR由政策制定者和利益相关方（监管机构，电力公司，消费者等）建立绩效规则，根据绩效奖励电力公司，PBR关注绩效考核的结果。在销售，收入，电价和可靠性方面的绩效之外，还设立客户参与和赋权，环境成果和成本效益等目标，并提供激励。 有些监管机构希望改革现行监管体系，但不确定如何进行，那么PBR可以采取多种形式，实现不同的目标，既可以只是简单地添加单个机制，也可以修订整个监管范式。 单个机制或绩效激励机制（PIM），可作为传统的服务成本监管框架的一层外罩。PIM以一种促进公共利益优先级的方式设置特定的绩效指标，以影响电力公司的绩效行为。他们提供奖惩，以强化目标区域内的绩效表现。美国的许多辖区都有使用PIM进行能效激励的经验。 另一方面，PBR可以设计成将整个监管体系转变为专注实现某些具体目标。英国的收入=激励+创新+产出（RIIO）方法侧重于六个主要产出，作为未来能源系统转型的手段。这些产出与推动低成本、更可持续能源系统的总体目标的激励措施相关联。同样，纽约州的能源愿景改革（REV）流程正在建立一个监管体系，奖励客户满意度的配电电力公司，促进电力部门向更清洁和更分布式资源转型，并越来越多地关注成果而非投入。 就像家庭酿酒商从一系列配方中选择一样，电力监管机构有一系列实施PBR的选择，他们可以很容易地看到其他地方成功（或者不成功）的经验教训。本文主要介绍PBR是“什么”，下一篇文章将介绍“如何”实施PBR，并检验设计实践以确保绩效激励机制成功。 本文原文为英文… View Summary +