网格集成建筑:一个有利可图的脱碳关键
最近,一家大公司的可持续发展主管问我:“在LEED白金级和净零能源之外还有什么?竞彩足球app怎么下载”
我很兴奋,她的问题,不仅因为它是同样的问题,我们也面临着落基山研究所,但因为它是来自建筑行业本身——人的团体在最好的位置使解决方案成为现实。
这是我分享的答案:网格集成建筑。
大多数建筑业主和运营商都不了解这种财务机会,也不了解目前利用电网集成系统的技术解决方案。
此外,建筑业主和公用事业公司正在分别追求高性能能源创新。这些努力整合得不够充分,成本和排放也没有得到优化。美国的电力公司计划投资超过未来15年,1万亿美元用于传统供应端电网基础设施——发电、输电和配电(PDF).这些投资是极其浪费的,因为需求方面的投资可以减少供应方面的投资成本的20%.如果没有干预,不知情的公用事业投资将继续存在。大多数建筑业主和运营商都不了解这种财务机会,也不了解目前利用电网集成系统的技术解决方案。
我们都在大楼里生活和工作。事实上,我们90%的时间都花在这上面。几十年来,能源效率一直是人们的口头语,精明的建筑业主也在迅速增加太阳能等可再生能源,但如果我们不开始将建筑作为更大的能源电网的互动部分连接起来,我们将赢得一场战斗,但输掉一场战争。
美国的电网在间歇性资源(如风能和太阳能)中的份额越来越大,这使得负荷管理成为电网运营商的一个关键杠杆。与此同时,需求峰值正在增加,即使是在净零能耗建筑中,这使得建筑层面的实时能源管理比以往任何时候都更加重要和有价值,以平衡供需。
视觉上
为了实现我们的气候目标,建筑需要使用更少的能源,同时通过避免高而不稳定的峰值能源需求,实现低碳电网。为什么?因为建筑是脱碳电网的关键所在,而电网的绿色程度取决于建筑本身。
电网集成建筑具有能源效率、储能、分布式发电和负载灵活技术/智能控制的整体优化组合。这将导致一个更低、更“平坦”、更灵活的能量负荷剖面。这反过来又提供了一个更具弹性和生产力的建筑,优化了资本投资,降低了运营成本,并提供了新的收入来源。在校园或社区规模,额外的策略,如微电网和地区能源系统也可能是有利的。
作为响应性资产,建筑物可以动态地与电网互动,并根据公用事业发电源的成本或碳强度增加或减少能源消耗。这有助于公用事业公司及时实现电力系统脱碳,以实现政府间气候变化专门委员会的目标,确保高水平可再生能源的平衡、灵活供应和需求,并使城市、社区和地区具有弹性。
为了做到这一点,电网集成建筑应该利用一套优化措施,包括能源效率、可再生能源、能源储存和负载灵活性。这就产生了一个更平滑、更灵活的能源负荷曲线,可以节省运营成本、提高弹性并获得新的收入。
下面的图表描述了办公大楼具有代表性的每日建筑负荷概况。第一幅图显示了一个典型的商业建筑负荷剖面,中午需求达到峰值。第二个场景显示了能源效率的好处,它通过降低总体负载配置和减少能源使用和需求来提供。第三种方案是有现场太阳能光伏发电的高效建筑。电网集成建筑应利用一套优化措施,包括能效、可再生能源、能源储存和负荷灵活性。
最后一个场景展示了能源效率、太阳能光伏、储能和负载灵活性的优化组合,从而提供了一个更低、更平坦的负载轮廓。通过电池存储和负载弯曲智能控制,它使建筑能够对电网信号做出响应。这可以在当前的税率结构下提供潜在的收入,并使建筑能够适应未来的税率结构,从而继续为业主提供网格收益和财务回报。
请注意,典型的零能量建筑仍然可能具有戏剧性的峰值需求(当云覆盖可降低光伏生产)时仍然可能具有戏剧性的峰值需求。零能量建筑物对公用事业侧的公认后果包括当PV过度发布时陡峭或缩小的产生和缩减。
建筑脱碳的一个主要挑战是电网能源的碳强度时刻都在变化,在一些地区,这种变化可能是显著的。例如,在加州电网(CA ISO)中,一年中碳密集程度最高的时段和碳密集程度最低的时段之间的排放量相差96%。在纽约网格(NY ISO)中,变化约为25%,而在中西部(PSCO网格)中,变化接近11%。(这些数据基于2017年的年度数据,随着燃煤电厂的退役,更多的太阳能、风能和天然气取而代之,这些数据也将发生变化。)
最重要的是让建筑能够提供负载灵活性。这使得建筑能够转移负荷,并响应网格形状每天、季节性和每年的变化。
网格互动建筑可以产生收入
建筑业主和运营商应该为此费心吗?一句话,是的。
建筑业主可以通过运营他们的建筑来与电网协调,从而解锁几个重要的收入来源。这将根据诸如公用事业费用结构、建筑机会和太阳能资源等条件而有所不同。
对业主来说,典型的经济利益包括:
- 减少电费。更低的能源使用导致更低的能源账单。
- 需求减少。用电收费是根据在计费期间的最高用电率计算的。网格互动建筑避免了这些峰值,直接、可靠地节省了公用事业费用。(这通常是当今金融价值的最大来源。)
- 出售电力。在公用事业支持电网计量的地区,多余的电力可以卖回电网。在有使用时间率的地区,建筑运营商可以在电力成本较低时购买电力,在最有价值时出售电力。
- /需求响应能力。通过参与公用事业的需求响应项目,建筑物响应公用事业信号,在特定时间减少用电量,允许业主从公用事业收到一笔付款。
- 频率调节。在电网公开市场管理提供的“辅助服务”组中,频率调节的值最高。电力存储可以在几毫秒内完成这一工作,并向建筑所有者支付一笔款项,用于监管服务,使电网受益。
- 弹性这是一种经济效益,可根据具体情况而有很大差异。NREL的报告评估太阳能和电池储能系统提供的弹性(PDF)表明,对电网中断造成的损失进行估值,可以使光伏和存储系统成为财政上合理的投资。另一个报告估算各类建筑每小时损失的成本,包括小学(2,368元)、大型酒店(5,317元)及大型办公室(14,365元)。在这样的速率下,电池存储变得非常有吸引力。
即使是访问这些收入流中的一些,也可以显著地改变建筑运营的成本效益,以优化其网格交互。让更多的人参与进来可以改变建筑的运营模式,把它从一个成本中心变成一个收入流。
点的证明在波士顿劳动节发生。由于电力使用高于预期的电力使用和Mastachusetts,Mystic发电站的最高容量电厂的停电,称为紧急情况。在这种情况下,效用和电网运营商能够避免由于虚拟发电厂的灵活性和快速响应,这是在参与需求响应的大型建筑物中的灵活性和快速响应。网格综合建筑成为英雄。
这是一个激动人心的时刻。电网集成建筑可以在关键利益相关者群体之间创造有形价值,包括公用事业、电网运营商、建筑业主和建筑居住者。认识到这些好处可以调整激励并提供经济奖励。建筑及其网格交互的优化有利于商业——并为我们所有人带来一个更好的环境。
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