經(jīng)濟(jì)性在哪里?探索電網(wǎng)交互型建筑的商業(yè)機(jī)遇

  電力公司、電網(wǎng)運(yùn)營商、以及各類建筑業(yè)主和運(yùn)營商們都對電網(wǎng)動態(tài)交互型建筑展現(xiàn)出了極大的興趣。除了凈零能耗之外,此類建筑也為電網(wǎng)提供有價(jià)值的服務(wù),同時(shí)也為建筑業(yè)主帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收益。在落基山研究所電力創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室2018年度研討會上,筆者參與主持了一場討論會,主要議題是討論一項(xiàng)支持此類電網(wǎng)交互型建筑的新項(xiàng)目:電網(wǎng)優(yōu)化(GridOptimal)評分系統(tǒng)。這一新機(jī)遇有潛力為電網(wǎng)和建筑業(yè)主做出突出的財(cái)務(wù)貢獻(xiàn)。

  電網(wǎng)優(yōu)化建筑具有電網(wǎng)友好型負(fù)荷形態(tài),并具備足夠的能力及靈活性為電網(wǎng)提供服務(wù)。最終,因?yàn)樗鼈冎С蛛娋W(wǎng),電網(wǎng)交互型建筑支持電網(wǎng)應(yīng)用最低成本的脫碳手段,同時(shí)為建筑業(yè)主帶來成本節(jié)約和其他價(jià)值。電網(wǎng)交互型建筑代表了一種建筑業(yè)主和電力公司都在長期追求的機(jī)遇,雙方能夠統(tǒng)一戰(zhàn)線,共享這一機(jī)遇所帶來的效益,實(shí)現(xiàn)共贏。電網(wǎng)交互型建筑也將凈零能耗建筑(此類建筑在過去5年中已增長700%)和凈零排放建筑(這是一個計(jì)算過程非常復(fù)雜的概念,因?yàn)橐?jì)算特定建筑和電網(wǎng)的碳強(qiáng)度是非常困難的。落基山研究所分支機(jī)構(gòu)WattTime 已通過技術(shù)手段將其大大簡化)發(fā)展趨勢結(jié)合在一起。雖然減少碳排放是抑制氣候變化的最關(guān)鍵手段,但有機(jī)會實(shí)現(xiàn)減排的人仍會明確地提出問題:(這樣做的)利潤在哪里?電網(wǎng)交互型建筑就是這樣一種能使建筑業(yè)主獲得可觀收益的同時(shí)為應(yīng)對氣候變化做出貢獻(xiàn)的方式。

  凈零能耗和凈零排放建筑現(xiàn)狀

  要建造凈零排放建筑,首先要以超高能效建筑主體為基礎(chǔ)(目標(biāo)用能強(qiáng)度(EUI)小于30),配合優(yōu)質(zhì)的建筑外圍結(jié)構(gòu)。第二,高效的暖通空調(diào)系統(tǒng)和控制有助于最小化能源用量,不僅在于減小耗電量(千瓦時(shí)),還在于降低峰值需求(千瓦),從而整體優(yōu)化建筑的負(fù)荷因子。第三,智能控制系統(tǒng)配合先進(jìn)的輔助計(jì)量和負(fù)荷彈性技術(shù),使建筑能夠轉(zhuǎn)移用電需求,節(jié)約建筑運(yùn)行成本。最后,太陽能光伏系統(tǒng)(PV)和儲能技術(shù)結(jié)合,通過優(yōu)化場內(nèi)能源生產(chǎn)來滿足凈零能耗和碳排放的目標(biāo)。

  即使這些工作均已到位,也并不能保證可以達(dá)到電網(wǎng)最優(yōu)模式或?yàn)闃I(yè)主帶來最大收益。很少有凈零能耗建筑能夠?qū)崿F(xiàn)凈零排放,并且它們可能給電網(wǎng)帶來比凈零排放建筑更多的需求激增情況(負(fù)荷因子)。因此,凈零能耗建筑對碳強(qiáng)度和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的需求實(shí)際上可能與普通建筑不相上下,迫使電網(wǎng)在需求峰值時(shí)段不得不調(diào)度污染嚴(yán)重的發(fā)電裝機(jī)資源。

  此外,在加利福尼亞和科羅拉多等太陽能發(fā)電占比較高的電力市場中,棄光現(xiàn)象正在成為一個普遍性問題。棄光或棄風(fēng)現(xiàn)象是指,由于電力供應(yīng)在一天中的峰值時(shí)段超過了需求量,電力公司人為削減可再生能源發(fā)電(來自太陽能和風(fēng)能)的情況。這一現(xiàn)象可以通過“鴨形曲線”來形象說明:日均負(fù)荷形態(tài)顯示,太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)在每天太陽升起后會造成電網(wǎng)電量需求的大幅下降,又在每天太陽落山后的晚間時(shí)段造成電網(wǎng)電量需求的大幅上升。這已成為了目前電網(wǎng)的一大缺陷,阻礙了系統(tǒng)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。我們要教這些“鴨子”飛起來,從而實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的負(fù)荷形態(tài)(負(fù)荷曲線更平緩,減少大幅變化情況的發(fā)生)。

  要解決這些問題,我們需要讓我們的建筑更智能、更靈活、更積極地參與電網(wǎng)的動態(tài)運(yùn)營。更重要的是,我們需要向建筑業(yè)主證明其中的經(jīng)濟(jì)可行性。

  如何以及為什么建造電網(wǎng)交互型建筑

  建筑業(yè)主可以通過多種方式打造電網(wǎng)交互型建筑。其中提升能效一定是成本最低、效果最明顯的碳減排方式。除能效外,以下還有其他一些不太普遍的減排方式:

  1.電池儲能裝置可以使建筑在用電需求最高的時(shí)段自己供應(yīng)電能,避免支付高額的需量電費(fèi)。落基山研究所在近期的一篇博客中詳述了當(dāng)電力公司需量電費(fèi)超過每千瓦9美元時(shí),電池儲能技術(shù)就能夠具備經(jīng)濟(jì)可行性。(國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室和清潔能源集團(tuán)的研究估計(jì),需量電費(fèi)超過每千瓦15美元可使電池儲能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)可行性,而GTM的研究認(rèn)為到2021年,每千瓦11美元的需量電費(fèi)即可讓電池儲能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)可行性。)同時(shí),國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室在近期的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn):“美國需量電費(fèi)最高州的普通電價(jià)通常并不是很高,比如科羅拉多、內(nèi)布拉斯加、亞利桑那和佐治亞州等。”如果你還沒查看你最近的用電賬單,趕緊查看一下吧!

  2.熱能存儲,可用于供熱和制冷;

  3.智能電動汽車充電;

  4.智能控制器和電器,包括電網(wǎng)交互式電熱水器;智能、可編程的恒溫控制器;智能控制衣物烘干機(jī);以及受智能控制的高熱質(zhì)量建筑。

  這是我們在電網(wǎng)交互型建筑中見到的一些減排手段,但關(guān)鍵問題仍然存在,即:相較于其他一系列的建筑管理問題,建筑業(yè)主和運(yùn)營商為何要優(yōu)先做這些?

  建筑業(yè)主應(yīng)該關(guān)心電網(wǎng)一體化服務(wù),因?yàn)檫@些服務(wù)能夠?yàn)樗麄児?jié)省成本,并提供新的收益來源,包括:

  1.減少需量電費(fèi):直接、可靠地節(jié)約用電賬單支出(這是當(dāng)前最大的價(jià)值來源)

  2.減少電費(fèi)支出:減少能源用量

  3.容量/需求響應(yīng):電力公司支付的服務(wù)費(fèi)用

  4.頻率調(diào)節(jié):能使電網(wǎng)受益的調(diào)節(jié)服務(wù)所獲得的回報(bào)

  5.用能韌性:避免停電造成的損失。

  要了解更多能源韌性的成本,請查看國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室近期發(fā)布的一份報(bào)告:《評估太陽能和電池儲能系統(tǒng)所提供的韌性服務(wù)價(jià)值》。該報(bào)告顯示,計(jì)算因電網(wǎng)故障造成的損失可以讓太陽能光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)成為一筆財(cái)務(wù)可行的投資。該報(bào)告援引另一份報(bào)告的數(shù)據(jù)所示:一所小學(xué)停電一小時(shí)的損失是2368美元,一家大型酒店停電一小時(shí)的損失是5317美元,而一棟大型辦公樓停電一小時(shí)的損失可達(dá)14365美元。在這些損失數(shù)值面前,電池儲能系統(tǒng)的投資是非常具有吸引力的。

  使用電網(wǎng)優(yōu)化評分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和微調(diào)電網(wǎng)交互型建筑

  這就引出了電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)(GridOptimal)。電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)是由新建筑研究所和美國綠色建筑協(xié)會創(chuàng)造的一套評分系統(tǒng),通過標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)、工具和指導(dǎo)來優(yōu)化建筑和電網(wǎng)間的交互。創(chuàng)造一套標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)有助于多種方面的優(yōu)化措施。具體而言,電力公司可以通過激勵電網(wǎng)友好式設(shè)計(jì),進(jìn)一步推動商業(yè)案例的落實(shí)。一套標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)還將有助于設(shè)計(jì)者和建筑業(yè)主權(quán)衡價(jià)值、影響和設(shè)計(jì)解決方案。電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)可通過更好地應(yīng)用建筑規(guī)模分布式能源資源來支持成本最低的電網(wǎng)脫碳化措施。由于經(jīng)電網(wǎng)優(yōu)化評分系統(tǒng)評估的建筑可直接證明其為電網(wǎng)提供的彈性服務(wù),這還將有助于電力公司和監(jiān)管部門完成準(zhǔn)確的估算和最終建筑側(cè)的資源采購。

  筆者對電網(wǎng)交互型建筑和電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)的市場機(jī)遇感到非常興奮。這將是建筑行業(yè)發(fā)展的下一個熱點(diǎn)。落基山研究所將繼續(xù)向建筑業(yè)主和運(yùn)營商闡明這種措施所能帶來的價(jià)值,從而繼續(xù)幫助加速這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)和電網(wǎng)優(yōu)化手段的廣泛應(yīng)用。(作者:Cara Carmichael,落基山研究所董事)

關(guān)鍵詞: 區(qū)塊鏈, 電網(wǎng)

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經(jīng)濟(jì)性在哪里?探索電網(wǎng)交互型建筑的商業(yè)機(jī)遇

作者:Cara Carmichael 發(fā)布時(shí)間:2018-12-05   來源:中國電力網(wǎng)

  電力公司、電網(wǎng)運(yùn)營商、以及各類建筑業(yè)主和運(yùn)營商們都對電網(wǎng)動態(tài)交互型建筑展現(xiàn)出了極大的興趣。除了凈零能耗之外,此類建筑也為電網(wǎng)提供有價(jià)值的服務(wù),同時(shí)也為建筑業(yè)主帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收益。在落基山研究所電力創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室2018年度研討會上,筆者參與主持了一場討論會,主要議題是討論一項(xiàng)支持此類電網(wǎng)交互型建筑的新項(xiàng)目:電網(wǎng)優(yōu)化(GridOptimal)評分系統(tǒng)。這一新機(jī)遇有潛力為電網(wǎng)和建筑業(yè)主做出突出的財(cái)務(wù)貢獻(xiàn)。

  電網(wǎng)優(yōu)化建筑具有電網(wǎng)友好型負(fù)荷形態(tài),并具備足夠的能力及靈活性為電網(wǎng)提供服務(wù)。最終,因?yàn)樗鼈冎С蛛娋W(wǎng),電網(wǎng)交互型建筑支持電網(wǎng)應(yīng)用最低成本的脫碳手段,同時(shí)為建筑業(yè)主帶來成本節(jié)約和其他價(jià)值。電網(wǎng)交互型建筑代表了一種建筑業(yè)主和電力公司都在長期追求的機(jī)遇,雙方能夠統(tǒng)一戰(zhàn)線,共享這一機(jī)遇所帶來的效益,實(shí)現(xiàn)共贏。電網(wǎng)交互型建筑也將凈零能耗建筑(此類建筑在過去5年中已增長700%)和凈零排放建筑(這是一個計(jì)算過程非常復(fù)雜的概念,因?yàn)橐?jì)算特定建筑和電網(wǎng)的碳強(qiáng)度是非常困難的。落基山研究所分支機(jī)構(gòu)WattTime 已通過技術(shù)手段將其大大簡化)發(fā)展趨勢結(jié)合在一起。雖然減少碳排放是抑制氣候變化的最關(guān)鍵手段,但有機(jī)會實(shí)現(xiàn)減排的人仍會明確地提出問題:(這樣做的)利潤在哪里?電網(wǎng)交互型建筑就是這樣一種能使建筑業(yè)主獲得可觀收益的同時(shí)為應(yīng)對氣候變化做出貢獻(xiàn)的方式。

  凈零能耗和凈零排放建筑現(xiàn)狀

  要建造凈零排放建筑,首先要以超高能效建筑主體為基礎(chǔ)(目標(biāo)用能強(qiáng)度(EUI)小于30),配合優(yōu)質(zhì)的建筑外圍結(jié)構(gòu)。第二,高效的暖通空調(diào)系統(tǒng)和控制有助于最小化能源用量,不僅在于減小耗電量(千瓦時(shí)),還在于降低峰值需求(千瓦),從而整體優(yōu)化建筑的負(fù)荷因子。第三,智能控制系統(tǒng)配合先進(jìn)的輔助計(jì)量和負(fù)荷彈性技術(shù),使建筑能夠轉(zhuǎn)移用電需求,節(jié)約建筑運(yùn)行成本。最后,太陽能光伏系統(tǒng)(PV)和儲能技術(shù)結(jié)合,通過優(yōu)化場內(nèi)能源生產(chǎn)來滿足凈零能耗和碳排放的目標(biāo)。

  即使這些工作均已到位,也并不能保證可以達(dá)到電網(wǎng)最優(yōu)模式或?yàn)闃I(yè)主帶來最大收益。很少有凈零能耗建筑能夠?qū)崿F(xiàn)凈零排放,并且它們可能給電網(wǎng)帶來比凈零排放建筑更多的需求激增情況(負(fù)荷因子)。因此,凈零能耗建筑對碳強(qiáng)度和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的需求實(shí)際上可能與普通建筑不相上下,迫使電網(wǎng)在需求峰值時(shí)段不得不調(diào)度污染嚴(yán)重的發(fā)電裝機(jī)資源。

  此外,在加利福尼亞和科羅拉多等太陽能發(fā)電占比較高的電力市場中,棄光現(xiàn)象正在成為一個普遍性問題。棄光或棄風(fēng)現(xiàn)象是指,由于電力供應(yīng)在一天中的峰值時(shí)段超過了需求量,電力公司人為削減可再生能源發(fā)電(來自太陽能和風(fēng)能)的情況。這一現(xiàn)象可以通過“鴨形曲線”來形象說明:日均負(fù)荷形態(tài)顯示,太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)在每天太陽升起后會造成電網(wǎng)電量需求的大幅下降,又在每天太陽落山后的晚間時(shí)段造成電網(wǎng)電量需求的大幅上升。這已成為了目前電網(wǎng)的一大缺陷,阻礙了系統(tǒng)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。我們要教這些“鴨子”飛起來,從而實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的負(fù)荷形態(tài)(負(fù)荷曲線更平緩,減少大幅變化情況的發(fā)生)。

  要解決這些問題,我們需要讓我們的建筑更智能、更靈活、更積極地參與電網(wǎng)的動態(tài)運(yùn)營。更重要的是,我們需要向建筑業(yè)主證明其中的經(jīng)濟(jì)可行性。

  如何以及為什么建造電網(wǎng)交互型建筑

  建筑業(yè)主可以通過多種方式打造電網(wǎng)交互型建筑。其中提升能效一定是成本最低、效果最明顯的碳減排方式。除能效外,以下還有其他一些不太普遍的減排方式:

  1.電池儲能裝置可以使建筑在用電需求最高的時(shí)段自己供應(yīng)電能,避免支付高額的需量電費(fèi)。落基山研究所在近期的一篇博客中詳述了當(dāng)電力公司需量電費(fèi)超過每千瓦9美元時(shí),電池儲能技術(shù)就能夠具備經(jīng)濟(jì)可行性。(國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室和清潔能源集團(tuán)的研究估計(jì),需量電費(fèi)超過每千瓦15美元可使電池儲能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)可行性,而GTM的研究認(rèn)為到2021年,每千瓦11美元的需量電費(fèi)即可讓電池儲能技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)可行性。)同時(shí),國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室在近期的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn):“美國需量電費(fèi)最高州的普通電價(jià)通常并不是很高,比如科羅拉多、內(nèi)布拉斯加、亞利桑那和佐治亞州等?!比绻氵€沒查看你最近的用電賬單,趕緊查看一下吧!

  2.熱能存儲,可用于供熱和制冷;

  3.智能電動汽車充電;

  4.智能控制器和電器,包括電網(wǎng)交互式電熱水器;智能、可編程的恒溫控制器;智能控制衣物烘干機(jī);以及受智能控制的高熱質(zhì)量建筑。

  這是我們在電網(wǎng)交互型建筑中見到的一些減排手段,但關(guān)鍵問題仍然存在,即:相較于其他一系列的建筑管理問題,建筑業(yè)主和運(yùn)營商為何要優(yōu)先做這些?

  建筑業(yè)主應(yīng)該關(guān)心電網(wǎng)一體化服務(wù),因?yàn)檫@些服務(wù)能夠?yàn)樗麄児?jié)省成本,并提供新的收益來源,包括:

  1.減少需量電費(fèi):直接、可靠地節(jié)約用電賬單支出(這是當(dāng)前最大的價(jià)值來源)

  2.減少電費(fèi)支出:減少能源用量

  3.容量/需求響應(yīng):電力公司支付的服務(wù)費(fèi)用

  4.頻率調(diào)節(jié):能使電網(wǎng)受益的調(diào)節(jié)服務(wù)所獲得的回報(bào)

  5.用能韌性:避免停電造成的損失。

  要了解更多能源韌性的成本,請查看國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室近期發(fā)布的一份報(bào)告:《評估太陽能和電池儲能系統(tǒng)所提供的韌性服務(wù)價(jià)值》。該報(bào)告顯示,計(jì)算因電網(wǎng)故障造成的損失可以讓太陽能光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)成為一筆財(cái)務(wù)可行的投資。該報(bào)告援引另一份報(bào)告的數(shù)據(jù)所示:一所小學(xué)停電一小時(shí)的損失是2368美元,一家大型酒店停電一小時(shí)的損失是5317美元,而一棟大型辦公樓停電一小時(shí)的損失可達(dá)14365美元。在這些損失數(shù)值面前,電池儲能系統(tǒng)的投資是非常具有吸引力的。

  使用電網(wǎng)優(yōu)化評分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和微調(diào)電網(wǎng)交互型建筑

  這就引出了電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)(GridOptimal)。電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)是由新建筑研究所和美國綠色建筑協(xié)會創(chuàng)造的一套評分系統(tǒng),通過標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)、工具和指導(dǎo)來優(yōu)化建筑和電網(wǎng)間的交互。創(chuàng)造一套標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)有助于多種方面的優(yōu)化措施。具體而言,電力公司可以通過激勵電網(wǎng)友好式設(shè)計(jì),進(jìn)一步推動商業(yè)案例的落實(shí)。一套標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)還將有助于設(shè)計(jì)者和建筑業(yè)主權(quán)衡價(jià)值、影響和設(shè)計(jì)解決方案。電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)可通過更好地應(yīng)用建筑規(guī)模分布式能源資源來支持成本最低的電網(wǎng)脫碳化措施。由于經(jīng)電網(wǎng)優(yōu)化評分系統(tǒng)評估的建筑可直接證明其為電網(wǎng)提供的彈性服務(wù),這還將有助于電力公司和監(jiān)管部門完成準(zhǔn)確的估算和最終建筑側(cè)的資源采購。

  筆者對電網(wǎng)交互型建筑和電網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)的市場機(jī)遇感到非常興奮。這將是建筑行業(yè)發(fā)展的下一個熱點(diǎn)。落基山研究所將繼續(xù)向建筑業(yè)主和運(yùn)營商闡明這種措施所能帶來的價(jià)值,從而繼續(xù)幫助加速這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)和電網(wǎng)優(yōu)化手段的廣泛應(yīng)用。(作者:Cara Carmichael,落基山研究所董事)

      關(guān)鍵詞:電力, 電網(wǎng)


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