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電能需求高峰迫使電力公司要在“調峰”設施上花費數十億美元，而這些設施卻很少使用。能根據電價(jià)實(shí)時(shí)波動(dòng)調節電力需求的智能化樓宇自控系統可起到調峰作用，并經(jīng)濟、高效地幫助穩定整個(gè)發(fā)電和配電網(wǎng)絡(luò )。

從快餐店到聳立的辦公樓，樓宇擁有各種各樣的形狀和尺寸。但是大多數建筑物有兩點(diǎn)是相同的：對能源的胃口很大以及能效提升潛力很大。實(shí)際上，根據美國和德國政府的統計數據，住宅和商用建筑消耗了全球40%的一次能源，并且排放了全球21%的二氧化碳。

建筑物的節能潛力到底有多大？“取決于不同的建筑物，節能幅度在25%至50%之間。” 西門(mén)子中央研究院高性能樓宇研究項目負責人、樓宇和城市節能技術(shù)權威ThomasGrünewald指出。

位于美國的西門(mén)子零售與商業(yè)系統公司（RCS）專(zhuān)門(mén)從事大型連鎖商場(chǎng)的能源管理，來(lái)自該公司的數據證實(shí)了這一點(diǎn)。盡管電力成本不斷攀升，但是該公司客戶(hù)的電費卻降低了15%至30%。鑒于美國商用建筑占樓宇總能耗的比例高達46%，因此RCS對能源需求的潛在長(cháng)期影響將是巨大的。

炸薯條與能源分析。位于內華達州Reno的LoadIQ從事的是類(lèi)似的業(yè)務(wù)。這是一家由位于加州伯克利的西門(mén)子商用技術(shù)中心投資的初創(chuàng )公司，該公司擁有一種能大幅度降低美國7萬(wàn)家快餐店電費的技術(shù)。經(jīng)過(guò)培訓之后，就能利用該技術(shù)借助*的信號處理功能將快餐店的用電變化與獨立的設備關(guān)聯(lián)起來(lái)，比如烤箱、炸爐和冷藏設備。“該系統能觀(guān)察設備每次開(kāi)關(guān)帶來(lái)的用電變化。”LoadIQ的*執行官Hampden Kuhns博士說(shuō)道，“每個(gè)變化都有對應的*標記。比如，一個(gè)50瓦的阻性白熾燈和一個(gè)50瓦的感性熒光燈就有*不同的標記。”設備標識非常復雜，因為許多設備有多個(gè)周期。“但是我們找到了分隔每個(gè)周期然后重新組合的方法，為設備形成*標記。”Kuhns說(shuō)道，“這可以識別一臺設備內不同的活動(dòng)，比如洗碗機內大量用電的水加熱周期。該技術(shù)甚至還可結合快餐店的工作安排，檢測系統效率不高的時(shí)段。”

設備實(shí)際用電信息將定期與額定耗電量以及競爭性設備的電力需求進(jìn)行對比。最終，如果發(fā)現重大偏差，LoadIQ技術(shù)可向業(yè)主報告，建議對特定設備進(jìn)行維修或更換。

LoadIQ是“2011年加州清潔技術(shù)開(kāi)放能源效率獎”的得主，并獲得了國家科學(xué)基金會(huì )（NSF）第二期小企業(yè)創(chuàng )新研究資助，它將開(kāi)始在小型商業(yè)設施中試驗其技術(shù)。

削減對調峰電廠(chǎng)的需求。提高能效、削減電費的需求不僅限于企業(yè)和消費者。實(shí)際上，在許多國家整個(gè)發(fā)電和輸電網(wǎng)絡(luò )的穩定性正危如累卵。比如，如果電力需求接近容量上限，就有可能發(fā)生電壓突降或停電。為了避免出現這種情況，電力公司通常會(huì )利用所謂的“調峰”設施。但是因為這種設施很少啟用，它們的運營(yíng)費用非常昂貴。其結果是電力價(jià)格突然飆升，漲幅達數倍。

“在美國，整個(gè)發(fā)電和配電基礎設施中有10%是用來(lái)滿(mǎn)足峰值電力需求的，但是使用率只有1%。”位于新澤西州普林斯頓的西門(mén)子美國研究院的“西門(mén)子 發(fā)明家”、自動(dòng)化專(zhuān)家George Lo博士解釋道。有鑒于此，電力公司很顯然想竭力避免電力高峰，因為這樣可節省投資調峰設施的成本。“但是，如果我們繼續沿著(zhù)原來(lái)的道路前進(jìn)，美國在未來(lái)十年內將需要1900臺調峰設備，以滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的用電需求。”

隨著(zhù)美國和全球各地的公司開(kāi)發(fā)出自己的應對電價(jià)突然飆升的機制，他們開(kāi)始考慮如何全面應對需求高峰問(wèn)題。比如，RCS的基于IT的智能化負荷管理（ILM）樓宇自動(dòng)平臺，不僅可降低每天的用電需求，而且憑借其響應電力市場(chǎng)信號的能力，有潛力全天候響應電價(jià)的波動(dòng)。為了加強采用西門(mén)子系統的樓宇參與樓宇電網(wǎng)通信項目的能力，ILM功能將在今年晚些時(shí)候被集成于西門(mén)子Apogee樓宇自控系統，使數以千計的Apogee樓宇作為獨立的用電戶(hù)，進(jìn)一步降低對很少使用的調峰設施的需求。“如果有大量的樓宇采用這種方式運營(yíng)，就可避免出現用電高峰，并自動(dòng)化實(shí)時(shí)調節電力負荷。”Lo指出。

樓宇智能控制盒。如何做到這一點(diǎn)，尤其是在大型多用途建筑物中？這是加州大學(xué)伯克利分校新建研究大樓Saturdja Dai Hall里的能效專(zhuān)家的宏偉目標之一。采用西門(mén)子Apogee樓宇自控系統的Saturdja Dai Hall，是樓宇電網(wǎng)技術(shù)的試驗基地，比如自動(dòng)化需求響應（ADR）。為了確保樓宇能自動(dòng)化智能響應電價(jià)波動(dòng)，西門(mén)子美國有限公司、西門(mén)子中央研究院和西門(mén)子樓宇科技集團正在與加州大學(xué)伯克利分校攜手合作，在Saturdja Dai Hall測試西門(mén)子中央研究院開(kāi)發(fā)的“智能化能源盒”。“產(chǎn)品理念是當峰值可以預測時(shí)，該智能盒將分析不同的方案：從削減非關(guān)鍵區域的制冷和照明到覆蓋所有墻插用電設備的微調分布式響應。它將預計的電價(jià)和天氣條件考慮在內，包括需求響應期間太陽(yáng)和建筑物的關(guān)系。最終，它將選定 的方案并實(shí)施。”Lo解釋道。

在不給樓宇用戶(hù)帶來(lái)不便的同時(shí)實(shí)現這種響應并非易事。這就必須了解建筑物內不同單元的安排、習慣和能源需求重要性排序等信息。除那些重要或關(guān)鍵的不能進(jìn)行電力調節的區域之外，智能化能源盒通過(guò)將其需求響應分布至盡可能多的系統，可最大限度減少造成的不便。

對于這整個(gè)過(guò)程而言，甚為關(guān)鍵的是允許樓宇自動(dòng)系統讀取來(lái)自電力公司的ADR信號的協(xié)議。由美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室（LBNL）開(kāi)發(fā)并在近期獲得美國能源部批準的“OpenADR”協(xié)議，正在迅速贏(yíng)得全球認同，可能會(huì )成為樓宇電網(wǎng)通信標準。“這非常重要，LBNL正在數百個(gè)地點(diǎn)測試OpenADR。Saturdja Dai Hall就是其中的一個(gè)點(diǎn)——得益于智能化能源盒的采用。其問(wèn)題是電力批發(fā)價(jià)格每分鐘都有波動(dòng)，而電力零售價(jià)格卻經(jīng)常保持不變。智能化能源盒能對此帶來(lái)改變——將用電從固定開(kāi)銷(xiāo)*轉變?yōu)槟鼙环e極管理的費用。”積極倡導UCB加入這項技術(shù)研究的機械工程系教授David M. Auslander表示。

Saturdja Dai樓宇管理人員Domenico Caramagno說(shuō)道：“數以千計的建筑物可從這個(gè)盒子中獲益。不僅可以在需求響應期間調節電力負荷，從而獲益于電力公司的現金激勵計劃，而且可全天候最大限度節省電能。這就是我們前進(jìn)的方向。”