更高效且靈活的建筑是清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵

人們大部分時間都在建筑物內(nèi)度過，從住宅到辦公樓、商店和學(xué)校。雖然這些建筑用途各異，但它們至少有一個共同點：為了照明、運行供暖和制冷系統(tǒng)、使用電器和設(shè)備，它們需要大量的能源。如今，建筑物約占全球最終能源消費的30%，并且超過一半的最終電力需求來自建筑物。

當(dāng)前，全球建筑行業(yè)正在快速增長，特別是在發(fā)展中經(jīng)濟體。隨著電力接入的擴大和收入的增加，越來越多的人開始購買諸如空調(diào)等電器，并且隨著氣溫不斷升高，空調(diào)的使用頻率也在增加。然而，如果更加關(guān)注經(jīng)過驗證的能源效率政策，建筑行業(yè)的能源消耗可以顯著減少，同時保持甚至改善所提供的能源服務(wù)質(zhì)量。這不僅可以降低建筑行業(yè)的排放，還可以為能源消費者節(jié)省開支。

利用使建筑物能夠在一天中更靈活地使用能源的技術(shù)，可以釋放出更大的潛力。當(dāng)建筑物和電網(wǎng)可以相互通信時，可以減輕高峰時段的壓力，并消除能源需求高峰。隨著全球建筑面積的激增，優(yōu)先考慮效率和靈活性對于世界能源系統(tǒng)的安全性和可持續(xù)性至關(guān)重要。

電氣化和可再生能源的增長正在改變建筑的能源消費方式

隨著經(jīng)濟活動的增加和電氣化的擴展，建筑物正在消耗更多的能源，越來越多的熱泵在家庭中運行，電動汽車也在車庫里充電。據(jù)統(tǒng)計，從2015年到2022年，住宅熱泵的銷售量增加了三倍；而在2023年，全球每五輛售出的汽車中就有一輛是電動汽車。目前，大多數(shù)電動汽車充電都發(fā)生在住宅和工作場所。

這些技術(shù)的普及對于在2050年前實現(xiàn)能源行業(yè)凈零排放、限制全球變暖至《巴黎協(xié)定》設(shè)定的1.5°C目標(biāo)至關(guān)重要，但這也推動了電力需求的增長。在國際能源署（IEA）的《既定政策情景》中，基于當(dāng)前的政策設(shè)定，未來幾十年建筑物的電力峰值需求將在全球所有地區(qū)增加。在中國，到本世紀(jì)中葉，電力峰值需求將翻倍，而在歐盟，電力峰值需求將增加三分之二。

2022-2050 年按最終用途劃分的選定地區(qū)和國家/地區(qū)建筑物的峰值電力需求和貢獻

在空間制冷需求顯著且不斷擴大的國家，這一增長尤為明顯。例如，到2050年，印度空調(diào)的擁有量預(yù)計將增加十倍，導(dǎo)致建筑物電力峰值需求增長六倍。通過廣泛采用更高效的建筑設(shè)計和更嚴(yán)格的電器最低能效標(biāo)準(zhǔn)，電力峰值需求的增長可能會減半。這一設(shè)想來自IEA的《已宣布承諾情景》，該情景假設(shè)各國按時全面實現(xiàn)其國家能源和氣候目標(biāo)。例如，在印度，這些措施預(yù)計將使制冷對峰值需求的貢獻減少一半以上，緩解電力網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)壓力。

2022-2050 年印度和印度尼西亞建筑物的峰值電力需求和按最終用途劃分的貢獻

與此同時，全球范圍內(nèi)風(fēng)能和太陽能光伏（PV）的部署正在加速，各國希望提高能源安全并實現(xiàn)能源系統(tǒng)的脫碳，使電力供應(yīng)更加依賴天氣。由于可再生能源發(fā)電的日常和季節(jié)性波動，系統(tǒng)層面的盈余和低發(fā)電時期將更加頻繁。為了應(yīng)對這些波動，必須提升能源系統(tǒng)的靈活性。

綜合來看，這些發(fā)展將要求電力系統(tǒng)的運行方式發(fā)生重大變化。為了讓能源系統(tǒng)順暢且高效地運行，建筑物的總能源需求需要減少，同時還需建立調(diào)整電力需求的機制，以更好地匹配可再生能源的發(fā)電模式。

建筑可以為能源系統(tǒng)提供更多靈活性

建筑物本身也可以成為解決方案的一部分。它們可以承載各種分布式能源資源，如現(xiàn)場可再生能源發(fā)電和存儲設(shè)施、電動汽車的智能充電設(shè)備以及其他連接設(shè)備。如果能夠接收電網(wǎng)的信號并相應(yīng)調(diào)整能源需求，建筑物就能夠靈活地使用能源。

要實現(xiàn)這一潛力，建筑需要變得更加高效并與電網(wǎng)互動。首先，應(yīng)提高能源效率，通過高性能的建筑外殼和高效設(shè)備減少總體能源需求。接下來，可以為建筑物配備太陽能光伏系統(tǒng)，以生產(chǎn)可再生電力，并儲存多余的電能，以便在需要時使用。然后，為了促進與電網(wǎng)的互動，可以將智能傳感器、控制裝置、智能分析等數(shù)字解決方案與建筑能源管理系統(tǒng)或直接與設(shè)備集成。

2030 年和 2050 年 NZE 情景中家庭需求響應(yīng)節(jié)省的電費

消費者可以從更大的靈活性中受益。例如，通過利用分時電價，他們可以將能源使用轉(zhuǎn)移到電力價格較低的非高峰時段——靈活地操作電動汽車充電器、熱水器和其他設(shè)備，以配合電網(wǎng)的需求和價格信號。隨著越來越多的太陽能光伏被納入電網(wǎng)，這可能意味著在白天更多地使用電力。根據(jù)IEA的分析，這類需求響應(yīng)措施到2050年可將發(fā)達經(jīng)濟體家庭的電費減少7%至12%，在新興市場和發(fā)展中經(jīng)濟體則可減少近20%。

2030 年和 2050 年 NZE 情景中按最終用途劃分的家庭需求響應(yīng)節(jié)省的電費

要實現(xiàn)這些效益，建筑和電網(wǎng)必須能夠無縫對話

互操作性是確保電網(wǎng)與建筑物有效溝通的關(guān)鍵。為了支持這種對話，家電可以配備特殊裝置，能夠自動響應(yīng)電網(wǎng)的信號。到2030年，建筑中的智能電表和其他具有自動控制功能的連接設(shè)備數(shù)量預(yù)計將比當(dāng)前水平增加近一倍。

有跡象表明，這些技術(shù)開始得到更廣泛的應(yīng)用。英國已經(jīng)為家電的智能通信接口制定了標(biāo)準(zhǔn)，這些接口可以接收來自網(wǎng)絡(luò)中其他連接設(shè)備的能源使用指令。澳大利亞推出了一種需求響應(yīng)設(shè)備，這是一種能夠根據(jù)電網(wǎng)信號調(diào)整設(shè)備能耗的接口。

特殊認證如EcoPort標(biāo)志表明，經(jīng)過認證的設(shè)備配備了能夠與電網(wǎng)通信的專用控制模塊。美國華盛頓、俄勒岡和科羅拉多州現(xiàn)在要求新電熱水器配備這種接口，以便它們能夠參與由公用事業(yè)公司發(fā)起的需求響應(yīng)計劃。與此同時，澳大利亞和新西蘭現(xiàn)在要求某些類型的空調(diào)在能源標(biāo)簽中包含有關(guān)其需求響應(yīng)能力的信息。

在建筑層面，能源管理和自動化系統(tǒng)還可以對智能家電、電動汽車智能充電器、現(xiàn)場太陽能發(fā)電和存儲進行監(jiān)督控制。開放的通信協(xié)議——或普遍可訪問的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息交換——有助于實現(xiàn)互操作性和自動化控制，從而幫助管理分布式能源資源整合引發(fā)的電壓和質(zhì)量波動。

建筑和電網(wǎng)之間的互動在增加，但潛力遠未充分發(fā)揮

建筑與電網(wǎng)之間更緊密的互動可能會顯著減少能源需求、二氧化碳（CO2）排放，并降低電力系統(tǒng)成本。在美國，一項政府分析發(fā)現(xiàn)，廣泛采用全國范圍內(nèi)的高效、互動型建筑，能夠在高峰時段削減116吉瓦的能源需求——相當(dāng)于200多座大型發(fā)電廠的產(chǎn)量。這還將每年減少8000萬噸二氧化碳排放，到2030年為電力系統(tǒng)節(jié)省1000億至2000億美元。

盡管全球許多國家都在探索加強建筑與電網(wǎng)互動的機會，但到目前為止，進展總體上僅限于相對小規(guī)模的項目和計劃。

2020年和2021年，蘇格蘭的一座公寓樓進行了一項演示項目，通過中斷參與家庭的空間供暖來實現(xiàn)二氧化碳減排，時間間隔為5至10分鐘。參與者報告稱，他們的舒適度沒有受到影響。在美國阿拉巴馬州的一個智能社區(qū)中，當(dāng)?shù)氐奈㈦娋W(wǎng)與高效住宅中的供暖和空調(diào)系統(tǒng)進行通信，以確定如何優(yōu)化使用、生產(chǎn)和儲存太陽能發(fā)電。與沒有這種能力的類似住宅相比，更高效且靈活的系統(tǒng)組合實現(xiàn)了35%至45%的節(jié)能。

電網(wǎng)運營商還可以與虛擬電廠等智能聚合器進行通信，虛擬電廠能夠通過動態(tài)平衡電力供需來增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時利用多樣化的分布式能源資源來減緩波動，并實時優(yōu)化電網(wǎng)運行。東南亞已有多個虛擬電廠在運行，包括馬來西亞、菲律賓、新加坡、泰國和越南。

此外，新建筑可以設(shè)計得更加適應(yīng)未來與電網(wǎng)的緊密互動。建筑法規(guī)可以包含強制要求，為安裝熱泵、電動汽車充電站、太陽能光伏系統(tǒng)和電池存儲預(yù)留足夠的空間和布線，例如加利福尼亞州的2022年能源法案。

將能效和靈活性融入政策制定是必不可少的

支持未來能源系統(tǒng)的建筑效率和靈活性提升并非易事。要有效開發(fā)和實施合適的政策組合至關(guān)重要，而將能效要求、靈活性考量以及需求響應(yīng)功能納入建筑和家電的相關(guān)法規(guī)，是促進高效、與電網(wǎng)互動的建筑普及的關(guān)鍵。

同時，必須制定政策條款，支持智能傳感器和控制設(shè)備與建筑能源管理和自動化系統(tǒng)的集成。比如，在美國華盛頓州，要求制造商確保設(shè)備能夠參與需求響應(yīng)；在加利福尼亞州，要求新建建筑所安裝的設(shè)備采用開放式通信協(xié)議等，都是具體的實例。

為了支持這一進程，國際能源署（IEA）開發(fā)了一個分析框架，用于評估一個國家的建筑領(lǐng)域，并提供加速政策和技術(shù)解決方案落地的建議，推動高效電網(wǎng)互動建筑的發(fā)展。國際能源署的“數(shù)字需求驅(qū)動電力網(wǎng)絡(luò)”（3DEN）計劃還為如何利用數(shù)字工具支持電力系統(tǒng)的脫碳和現(xiàn)代化提供政策建議。

3DEN發(fā)布的報告《釋放新興市場與發(fā)展中國家智能電網(wǎng)機遇》為能源政策制定者提供了如何推動對智能且具有韌性電力網(wǎng)絡(luò)投資的指導(dǎo)。而即將發(fā)布的報告《管理電力需求與供應(yīng)的季節(jié)性變化》將提供工具和策略，幫助應(yīng)對需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)的波動，同時考慮天氣對系統(tǒng)運行及靈活性需求的影響。

資料來源：IEA

CIBIS峰會

由千家網(wǎng)主辦的2024年第25屆CIBIS建筑智能化峰會即將開啟，本屆峰會主題為：“匯智提質(zhì)：開啟未來新篇章”。屆時，我們將攜手全球知名智能化品牌及業(yè)內(nèi)專家，共同探討物聯(lián)網(wǎng)、AI、云計算、大數(shù)據(jù)、智慧建筑、智能家居、智慧安防等熱點話題與最新技術(shù)應(yīng)用，分享如何利用更智慧、更高效、更安全、更低碳的智慧技術(shù)，共同開啟未來美好智慧生活。

歡迎建筑智能化行業(yè)小伙伴報名參會，共同分享交流！

報名方式

成都站（11月05日）：https://hdxu.cn/7FoIq

西安站（11月07日）：https://hdxu.cn/ToURP

北京站（11月19日）：https://hdxu.cn/aeV0J

上海站（11月21日）：https://hdxu.cn/xCWWb

廣州站（12月05日）：https://hdxu.cn/QaqDj

更多2024年峰會信息，詳見峰會官網(wǎng)：http://summit.qianjia.com

生成海報

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責(zé)任。任何單位或個人認為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實內(nèi)容時，應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細侵權(quán)或不實情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。