我们的电力系统越来越多地受到与恶劣天气相关的严重事件的影响。
“主动能效”方法可以通过减少能源需求来提升其韧性,同时无需切断电力供应。
它涉及在整个能源效率范围内同时部署被动和主动措施。
得克萨斯州及美国其他地区近期发生的事件提醒我们,现有能源系统基础设施和运营结构正日益受到与恶劣天气相关的严重事件的挑战。在得克萨斯州,前所未有的严寒气温造成了“完美风暴”式的中断,包括危险状况、因电力和燃气基础设施故障导致的能源供应减少,以及建筑供暖系统带来的能源需求增加。
供暖电力需求过高导致得克萨斯州需要削减6.5吉瓦的电力负荷,因此必须实施轮流停电以维持电网稳定。这些供应侧措施由电网运营商掌控,他们竭力避免电网完全瘫痪,但这些举措仅解决了问题的一半。在危机中,通常的做法是专注于修复供应中断,但日益增多的各类机会也能使需求侧措施同样产生显著影响。随着与恶劣天气相关的严重事件日益增多,我们需要找到能够在不切断电力供应的情况下降低能源需求的解决方案,而其中首要的应是“主动能效”方法。
主动能效涵盖能源效率的全部范畴,从被动的、基于部件的措施,到由数字技术支持的动态、系统层面的措施。被动措施,例如增加建筑保温、反射表面(如白色或绿色屋顶)、自然通风、采光、遮阳和太阳能供热,都是有效提升建筑韧性的措施,因为它们有助于在极端高温或严寒天气导致长时间停电期间维持室内舒适环境。被动措施还能减少供暖和制冷的能源负荷,从而减少大幅的用电需求峰值,并帮助系统在紧急情况下保持运行或快速恢复。使用者行为也会对能源需求产生重大影响,包括关闭非必要的照明和插座负载、将温控器调至正常舒适范围之外、开窗通风以及调整衣物厚度等各类做法。
除被动措施外,智能建筑控制和分布式能源资源(DER)等动态措施,还能为使用者和电网带来额外效益,并对危机作出响应。重新开放指南针对COVID-19提出,建筑业主应考虑实施特殊控制程序以调节通风量,而类似策略也曾被用于应对野火、化学品泄漏或其他紧急情况,临时关闭通风系统并减少非必要负荷。这类预先编程的控制策略,包括断电后暖通空调系统的软启动和顺序启动,可能在紧急情况下显著降低需求,并通过需求管理节省成本。有益电气化的目标之一是更好的电网管理,而这一能力可以通过主动能效方法实现。
公用事业公司及其他企业已开始关注这一点。在2020年的能源效率指标研究中,超过三分之二的受访者将提升能源安全性和设施韧性列为极为重要或非常重要的投资驱动因素。值得注意的是,63%的受访者计划在未来10年内使一个或多个设施能够脱离电网运行,较上一年增加了3个百分点。此外,81%的美国设施和能源高管表示,提升设施灵活性以快速应对各种紧急状况,是极为重要或非常重要的投资驱动因素,仅次于降低能源成本。超过半数的受访者投资于建筑系统集成,三分之一的受访者用电热泵取代了化石燃料供暖及供水系统。
通过被动和动态措施、DER集成以及建筑与电网集成(通常称为电网互动高效建筑)的结合,主动能效可以最大化对建筑使用者、社区和电网的效益。如何实施?在美国,一个特别有吸引力的近期机会是利用联邦刺激资金,为关键公共设施中与COVID-19相关的健康和安全改善提供支持,并采用节能绩效合同或能源即服务项目,这些项目通过有保障的能源和运营节约实现自我融资。联邦资金最多可撬动四比一的杠杆效应,同时还可受益于规模经济,因为建筑系统改造将整合为单一项目。主动能效不仅有助于避免未来天气引发的电网中断再次演变为“完美风暴”,还能同时带来健康、可持续性和韧性三重效益。关键公共设施。


