商業(yè)建筑在全球能源消耗中占很大份額。然而，在許多商業(yè)建筑中，能源是被白白浪費(fèi)掉了，例如，在建筑物無人時(shí)系統(tǒng)依然持續(xù)提供能源服務(wù)。出現(xiàn)此類問題的原因是商業(yè)建筑往往是大型而復(fù)雜的系統(tǒng)，可容納行為和需求各不相同的各種使用者。

由于建筑能源管理系統(tǒng)(BMS)必須適應(yīng)各種用戶行為，因此建筑能源的使用并不總是最優(yōu)化的狀態(tài)。現(xiàn)在，隨著有關(guān)建筑能源使用的數(shù)據(jù)的增加，可以使用各種各樣的信息來優(yōu)化BMS，以便BMS在需要時(shí)準(zhǔn)確地提供能源服務(wù)。

同時(shí)，間歇性可再生能源的增長顯著，給負(fù)責(zé)為電網(wǎng)穩(wěn)定供電的電網(wǎng)運(yùn)營商帶來了挑戰(zhàn)。在這種環(huán)境下，供需匹配至關(guān)重要，而存儲技術(shù)是一種解決方案，而靈活需求的來源則是另一種解決方案。

商業(yè)建筑具有作為靈活需求來源參與能源市場的潛力，可以在需要時(shí)減少負(fù)荷，并在電力供應(yīng)充足時(shí)增加負(fù)荷，而不會影響其運(yùn)行性能。這樣做將使建筑物所有者能夠從靈活負(fù)載的買方那里獲得更多收入。

但是，這需要復(fù)雜的BMS，這些BMS允許建筑物實(shí)時(shí)參與電力市場，并對能源的供需進(jìn)行預(yù)測，以確保建筑物的使用者在很大程度上不會改變建筑物的能源使用。

系統(tǒng)簡介

現(xiàn)在，借助基于機(jī)器的人工智能算法，可以利用現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)來優(yōu)化商業(yè)建筑的能源使用并允許商業(yè)建筑參與市場以實(shí)現(xiàn)靈活的需求。

其中一種系統(tǒng)稱為“ Flex2X”，由英國公司Grid Edge開發(fā)。該系統(tǒng)的工作原理是將從建筑物現(xiàn)有的能源管理系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)源相結(jié)合，然后使用人工智能算法進(jìn)行分析，該算法可以實(shí)時(shí)優(yōu)化建筑物的能源使用。這些算法被認(rèn)為是“人工智能的”，因?yàn)樗鼈儠鶕?jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，這一過程稱為“學(xué)習(xí)”。這樣，該軟件可以根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)提前24小時(shí)對建筑物的能耗進(jìn)行預(yù)測。

該軟件還連接到電表和更廣闊的電網(wǎng)。這樣，就可以監(jiān)控電價(jià)和發(fā)電量，并根據(jù)任何給定時(shí)間的電費(fèi)或碳強(qiáng)度來決定何時(shí)增加或減少建筑物的用電負(fù)荷。

通過控制建筑物何時(shí)使用或多或少的能源，該軟件將建筑物的電力負(fù)荷曲線從或多或少的固定負(fù)荷轉(zhuǎn)換為靈活的負(fù)荷。靈活負(fù)載是當(dāng)今能源市場中的一種重要商品，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭茉词袌鲞\(yùn)營商更好地管理需求的高峰和低谷，并將更多間歇性可再生能源并入電網(wǎng)。

下圖顯示了Grid Edge在能源系統(tǒng)中的作用。

Scott, J, Grid Edge: Artificial Intelligence for Energy Systems, Presentation delivered at International Energy Agency Workshop on Modernising Energy Efficiency through Digitalisation, Paris, 27 March 2019  

影響

這項(xiàng)技術(shù)可能會為一系列各方帶來許多好處。

對于建筑物的居住者，增加建筑物管理系統(tǒng)的智能度應(yīng)確保舒適度得到優(yōu)化，并在需要時(shí)提供能源服務(wù)，同時(shí)由于減少了浪費(fèi)而降低了能源成本。此外，對建筑物的可持續(xù)性等問題感興趣的居民將可以訪問有關(guān)建筑物能源供應(yīng)的碳強(qiáng)度等信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

對于建筑物的所有者/運(yùn)營者，Grid Edge等智能建筑物管理系統(tǒng)可通過轉(zhuǎn)移和優(yōu)化負(fù)荷來降低成本，減少碳排放并最大程度地提高舒適度，并通過出售建筑物的柔性負(fù)荷來補(bǔ)償建筑物的升級成本。知道這種升級的前期成本可以通過交易建筑物的靈活負(fù)荷來抵消，這可能意味著建筑物所有者愿意投資于可持續(xù)性升級。

對于電網(wǎng)運(yùn)營商而言，該技術(shù)有望釋放出新的、可預(yù)測的彈性需求來源，這將有助于平衡供需關(guān)系，尤其是在間歇性可再生能源份額增加時(shí)特別有用。

可衡量的收益包括：

1. 節(jié)省的成本和創(chuàng)收額相當(dāng)于年度現(xiàn)場能源成本的10%以上;
2. 通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移和效率措施減少碳排放(已證明可減少40%)。

商機(jī)

Grid Edge已在英國的早期采用者客戶中部署了其技術(shù)，并正在積極與全球能源和建筑控制公司建立合作伙伴關(guān)系以擴(kuò)展其技術(shù)。

障礙

關(guān)于該技術(shù)的能源需求優(yōu)化方面，關(guān)鍵障礙很可能會被建筑物的業(yè)主和居住者不信任，因?yàn)樵摷夹g(shù)可以在不損害能源服務(wù)和舒適度的前提下減少能耗。

關(guān)于該技術(shù)的靈活負(fù)載方面，障礙很可能是可調(diào)節(jié)的。能源市場規(guī)則必須允許以允許商業(yè)建筑參與市場的規(guī)模進(jìn)行靈活需求的交易。例如，在某些能源市場中，參與的最低允許出價(jià)高于商業(yè)建筑可能提供的柔性負(fù)載的大小。此外，一些能源市場要求參加使用費(fèi)，這可能對小規(guī)模參與者構(gòu)成進(jìn)入壁壘。