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能源管理系統對電力市場(chǎng)影響
現有能源管理系統(EMS)允許建筑運營(yíng)商接入并監測傳感器數據、修改空氣處理機組的操作(設定點(diǎn))條件，恒溫器、冷水機組、冰蓄冷等設備要結合外部的天氣和價(jià)格條件進(jìn)行變化，保證以最少的能源成本滿(mǎn)足使用者整天的舒適度。下面是小編為大家分享能源管理系統對電力市場(chǎng)影響，歡迎大家閱讀瀏覽。
1.動(dòng)機和需求
碳排放、可靠性、供應能力、基礎設施升級問(wèn)題推動(dòng)電力市場(chǎng)的現代化。迫使市場(chǎng)上大規模采用可再生能源，并采用必要的調節功能—智能電網(wǎng)定價(jià)、需求響應、分布式存儲和分布式發(fā)電設備。翼虎能源先進(jìn)的能源管理系統中包含電力需求響應功能，快速響應市場(chǎng)電價(jià)變動(dòng)、響應政府調峰活動(dòng)并獲得補貼，對于商業(yè)建筑等大型公共建筑十分有利。暖通空調系統的用電量占整個(gè)建筑能源需求的30-40%，暖通空調優(yōu)化是能源管理平臺中的關(guān)鍵能力，同樣也是我們最為擅長(cháng)的部分。
現有能源管理系統(EMS)允許建筑運營(yíng)商接入并監測傳感器數據、修改空氣處理機組的操作(設定點(diǎn))條件，恒溫器、冷水機組、冰蓄冷等設備要結合外部的天氣和價(jià)格條件進(jìn)行變化，保證以最少的能源成本滿(mǎn)足使用者整天的舒適度。目前EMS系統配備基本的優(yōu)化功能—利用預冷和預熱控制盡量減少能源使用。但管理員仍需要在做出大量建筑經(jīng)濟決策的同時(shí)監測設備是否正確運作。然而天氣因素和市場(chǎng)條件的高頻、不定期變化，很大程度上局限了管理者的決策能力。
當前EMS系統的一個(gè)限制因素是自身反應能力。換句話(huà)說(shuō)，他們缺乏必要的機制去準確地量化并預測天氣、入住率、建筑設計和建筑動(dòng)態(tài)響應的市場(chǎng)價(jià)格、能源需求和成本、舒適條件所帶來(lái)的影響。缺乏對電力市場(chǎng)系統性了解，限制其參與電力需求響應計劃。例如遇到極端意外事件時(shí)，建筑受到電力市場(chǎng)實(shí)時(shí)高波動(dòng)價(jià)格影響，卻低估了在計量、自動(dòng)化和儲存技術(shù)上的投資。因此缺乏對電力市場(chǎng)的認知，會(huì )間接導致儲存資產(chǎn)的貶值。
主動(dòng)型能源管理系統進(jìn)一步提升了樓宇自動(dòng)化水平。這些系統使用的預測模型能夠自動(dòng)優(yōu)化建筑點(diǎn)位，在外部條件不斷變化時(shí)保證能源收入最大化并維持舒適條件。預測模型協(xié)調建筑熱動(dòng)力與天氣、入住率和價(jià)格動(dòng)態(tài)變化之間的關(guān)系并據此預測、量化能源需求。預測模型利用可用的傳感器數據和基本的建筑技術(shù)信息，并依靠統計學(xué)和機器學(xué)習技術(shù)進(jìn)行建立。這種方式保證了高模塊化、低技術(shù)成本和快速的部署時(shí)間。
2.積極主動(dòng)能源管理
一個(gè)典型的電力暖通空調系統。周?chē)目諝庠诋斍皽囟群蜐穸葪l件下進(jìn)入空氣處理機組(AHU)。(實(shí)際情況比圖1所示更復雜，使用冷水機組和冰儲蓄向AHU提供制冷量)。加濕/除濕調節濕度后，通過(guò)冷卻混合物來(lái)除去空氣中的多余熱量。將混合物進(jìn)一步冷卻移除熱量，來(lái)實(shí)現預定的冷負荷。當溫度和空氣流量達到適宜比例時(shí)，也能獲得相同的冷負荷。大型空調機組通過(guò)空氣阻尼器將新鮮空氣輸送到各個(gè)獨立的區域，每個(gè)獨立區域的封閉回路中的阻尼器和恒溫器協(xié)同工作，檢測其內部的溫度變化。影響內部條件變化的因素包括：占用率、設備、外部太陽(yáng)能輻射和風(fēng)對流產(chǎn)生的熱負荷。各個(gè)區域的空氣不斷循環(huán)再返回到AHU，最終排放到大環(huán)境中形成閉環(huán)。這樣即可依靠環(huán)境條件、環(huán)境優(yōu)化組合和空氣循環(huán)節省能源。
主動(dòng)能源管理系統使用天氣預報和建筑區域預測動(dòng)態(tài)模型，預測并挖掘天氣和內部變化趨勢以盡量減少AHU的制冷負荷。如果建筑自身的動(dòng)力/熱力環(huán)境優(yōu)良(例如建筑自身通風(fēng)、光照條件良好)，我們就能更好的平衡節能量與需求之間的關(guān)系，進(jìn)行優(yōu)化配置而不影響用戶(hù)舒適度。在圖3顯示的是以AHU操作為基礎來(lái)優(yōu)化電力配置。我們發(fā)現確保舒適度的條件下，可以在波谷/峰值時(shí)期實(shí)現20–30%的電力節約。用能峰值期間，以最佳方式利用建筑動(dòng)能降低能耗量并減少用戶(hù)不滿(mǎn)。
兩項關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)步使主動(dòng)能源管理系統的發(fā)展成為可能。第一個(gè)是可用性統計學(xué)和機器學(xué)習技術(shù)，利用可用性傳感器數據和最少的建筑技術(shù)信息建立低成本、自適應建筑模型。第二項是準確的預測能力——數值天氣預報(NWP)。準確的天氣預報密切影響著(zhù)電網(wǎng)和建筑運行其中的經(jīng)濟利益。
3.電力市場(chǎng)
由于預測風(fēng)險困難、操作的高可變性和效率低下(例如設備)，電力市場(chǎng)的實(shí)時(shí)價(jià)格的經(jīng)濟利益大打折扣，而且目前需求響應項目只偶爾運行，因此積極主動(dòng)的能源管理系統可以發(fā)揮更大作用，它通過(guò)ISOs(通信軟件系統)確保建筑積極參與其他幾個(gè)市場(chǎng)。由此獲得的經(jīng)濟效益還可以應用在能源管理技術(shù)投資上。
日前需求和儲備市場(chǎng):建筑可以在一天的不同時(shí)間內提交價(jià)格需求并保存投標價(jià)。能源存儲、需求轉移和暖通空調系統的切負荷能力(事故情況下，為維持電力系統的功率平衡和穩定性，將部分負荷從電網(wǎng)上斷開(kāi))會(huì )影響投標價(jià)格。通信軟件系統使用來(lái)自發(fā)電機和消費者的投標價(jià)搜尋市場(chǎng)價(jià)格，并為消費者包括建筑物設置日前價(jià)格和需求計劃。此類(lèi)形式廣泛用于鋼鐵、半導體、和水泥廠(chǎng)等大工業(yè)用戶(hù)。在日前需求市場(chǎng)中，其市場(chǎng)價(jià)格往往低且穩定，因為它包括從低成本批量設備中得到的發(fā)電量如煤發(fā)電和原子核發(fā)電。能源管理系統可以利用天氣預報和投標價(jià)預測模型預測能源需求。并且在冰蓄冷形式或切負荷能力需求下分配一定量的儲能能源。長(cháng)遠來(lái)看建筑物可以鎖定協(xié)議價(jià)格減少實(shí)時(shí)價(jià)格波動(dòng)帶來(lái)的影響。此外建筑物可以更好地利用快速暖通空調斜坡容量以及照明設備去跟蹤日前清除的需求配置文件。用戶(hù)還可以利用需求投標價(jià)優(yōu)化日前消費安排，進(jìn)一步削減成本增加收入。
實(shí)時(shí)市場(chǎng):建筑物可以提交需求響應投標價(jià)格，通信軟件系統每隔3到5分鐘進(jìn)行一次安排調度。電力市場(chǎng)會(huì )平衡來(lái)自日前預測和管理突發(fā)事件兩種需求之間的實(shí)時(shí)偏差。其中冰蓄冷設備和快速暖通空調切負荷能力(即斜坡容量)是非常寶貴的資產(chǎn)。一旦能源價(jià)格上漲，用戶(hù)可以通過(guò)根據前一天的預測用量，優(yōu)化第二天的用電計劃，從而將潛在收益最大化。
輔助服務(wù)市場(chǎng):建筑物可以分配存儲和切負荷能力向通信軟件系統提供調節服務(wù)，由此服務(wù)獲得的收入可以抵消能耗成本支出。
利用一些操作任務(wù)和市場(chǎng)類(lèi)型建立額外的資產(chǎn)，潛在的收入極大的鼓勵了業(yè)主進(jìn)行主動(dòng)投資。此外，預測能源管理系統可以幫助建筑物減少高波動(dòng)實(shí)時(shí)價(jià)格帶來(lái)的影響，激化在能源效率、自動(dòng)化和存儲技術(shù)上的投資。建筑有能力提供配套的市場(chǎng)服務(wù)，也有助于整合間歇性可再生資源，系統管理員也可依賴(lài)穩定的電網(wǎng)頻率提升資產(chǎn)使用率。
由于預測風(fēng)險困難、操作的高可變性和效率低下(例如設備)，電力市場(chǎng)的實(shí)時(shí)價(jià)格的經(jīng)濟利益大打折扣，而且目前需求響應項目只偶爾運行，因此積極主動(dòng)的能源管理系統可以發(fā)揮更大作用，它通過(guò)ISOs(通信軟件系統)確保建筑積極參與其他幾個(gè)市場(chǎng)。由此獲得的經(jīng)濟效益還可以應用在能源管理技術(shù)投資上。
輔助服務(wù)市場(chǎng):建筑物可以分配存儲和切負荷能力向通信軟件系統提供調節服務(wù)，由此服務(wù)獲得的收入可以抵消能耗成本支出。
利用一些操作任務(wù)和市場(chǎng)類(lèi)型建立額外的資產(chǎn)，潛在的收入極大的鼓勵了業(yè)主進(jìn)行主動(dòng)投資。此外，預測能源管理系統可以幫助建筑物減少高波動(dòng)實(shí)時(shí)價(jià)格帶來(lái)的影響，激化在能源效率、自動(dòng)化和存儲技術(shù)上的投資。建筑有能力提供配套的市場(chǎng)服務(wù)，也有助于整合間歇性可再生資源，系統管理員也可依賴(lài)穩定的電網(wǎng)頻率提升資產(chǎn)使用率。
4.研究需求
我們對幾個(gè)研究方向進(jìn)行了探索，以加快主動(dòng)能源管理系統的廣泛部署并量化在市場(chǎng)和業(yè)務(wù)上的影響力。
為建筑系統開(kāi)發(fā)競價(jià)策略。開(kāi)發(fā)優(yōu)化公式去量化不同的建筑資產(chǎn)，以最有效的方式提供儲備和配套服務(wù)的能力。
評估電力市場(chǎng)效益。區域化的研究需要分析建筑需求的彈性變化、儲備對市場(chǎng)的影響和可再生一體化這三個(gè)方面。例如它必須量化排放、區域邊際電價(jià)、輔助服務(wù)價(jià)格并減少傳動(dòng)裝置和發(fā)電投資。
為建筑物重新評估適合的電力市場(chǎng)。市場(chǎng)的宗旨不是以物質(zhì)的方法激勵先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的部署。例如，當前的智能電網(wǎng)在需求響應項目中的幾次用電調度，可能沒(méi)有向樓宇業(yè)主提供足夠的資助。在某些情況下，能源管理系統甚至可以幫助建筑物在電力市場(chǎng)中更快地做出反應進(jìn)而節約能耗成本。
多功能建筑能源管理。分布式能源管理算法可以協(xié)調多個(gè)大型建筑場(chǎng)所，例如商場(chǎng)、大學(xué)和企業(yè)園區�，F場(chǎng)協(xié)調也需要更有效地參與到市場(chǎng)中來(lái)，協(xié)調生成水和蒸汽的核心機組，盡量減少能量損失。我們會(huì )進(jìn)一步減輕已知風(fēng)險，找到抑制建筑資源利用率的技術(shù)瓶頸。
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