背景

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)�，F(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(chǔ)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(huì)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(huì)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?huì)根據(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�能源市場運(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(huì)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(jí)成本。知道這種升級(jí)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(jí)。

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：

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；

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(huì)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。