电力公司、电网运营商、以【yǐ】及【jí】各类【lèi】建筑【zhù】业主和运营【yíng】商们【men】都对电网动态交互型建筑展【zhǎn】现【xiàn】出了极大的兴趣。除了净零能耗之外，此类建筑【zhù】也为电【diàn】网提供有价值的服务，同时也【yě】为建【jiàn】筑业主【zhǔ】带来可观的【de】经济收益。在落基山【shān】研究所电力创新实验室2018年度研讨会上，笔者参与主持了一场【chǎng】讨论【lùn】会，主【zhǔ】要议题是讨【tǎo】论一项支持此【cǐ】类电网交互【hù】型建筑的【de】新项目：电【diàn】网优【yōu】化(GridOptimal)评【píng】分系统。这一新机【jī】遇有潜【qián】力为电网【wǎng】和建筑业主【zhǔ】做【zuò】出突【tū】出的财务贡献。
电网优化建筑具有电网友好型负【fù】荷形态【tài】，并具备足【zú】够的能力及灵活性为电网提供服【fú】务。最【zuì】终，因为它【tā】们支持电网，电网交互【hù】型建【jiàn】筑支持电网应用最低【dī】成本的脱碳【tàn】手段，同时【shí】为建筑业主带【dài】来成本【běn】节约和其他价值。电网【wǎng】交互【hù】型建筑代【dài】表了一【yī】种建筑业主和电【diàn】力公【gōng】司都在长期追【zhuī】求的机遇，双方能够统一战线，共享这一机遇所带来的【de】效益，实现共赢。电网【wǎng】交【jiāo】互型建筑也将净【jìng】零能耗建【jiàn】筑【zhù】(此类建筑在过去5年中【zhōng】已【yǐ】增长700%)和净零排【pái】放建筑【zhù】(这是一个计算【suàn】过程非【fēi】常复杂的【de】概【gài】念，因为要计算特定建【jiàn】筑和电网的碳强度是【shì】非【fēi】常困难的【de】。落基山研究所【suǒ】分支机【jī】构WattTime已通过技术手段将其大大简化)发展趋势结合【hé】在一起。虽然【rán】减少【shǎo】碳排放是抑制气候变【biàn】化【huà】的最关键手段，但有【yǒu】机会【huì】实现【xiàn】减排的人【rén】仍会明确地提出【chū】问【wèn】题：(这样做的)利润在哪里【lǐ】?电网交互型建筑【zhù】就是这样一种能使建筑业主获【huò】得【dé】可观收益的【de】同时为应对气【qì】候变【biàn】化做出【chū】贡献的方式。
净零能耗和净零排放建筑现状
要【yào】建【jiàn】造【zào】净零排放建筑，首先要以超高能效建筑主体为基【jī】础【chǔ】(目【mù】标用【yòng】能强度(EUI)小于30)，配合优质的建筑外围结构【gòu】。第【dì】二，高效的暖通空调系【xì】统【tǒng】和控【kòng】制有助【zhù】于最【zuì】小化能源用量，不仅在于【yú】减小【xiǎo】耗电量(千【qiān】瓦时)，还【hái】在【zài】于降低峰值需求【qiú】(千【qiān】瓦)，从而整体【tǐ】优化建筑的负荷【hé】因【yīn】子。第【dì】三，智能控制系统配合先进的辅助计量和【hé】负荷弹性【xìng】技术，使建筑能够转【zhuǎn】移用电需求，节约建筑【zhù】运行成本。最后，太阳能光伏系统(PV)和储能技术结【jié】合，通过优化场内能【néng】源生产来满足净零【líng】能耗和【hé】碳【tàn】排放的【de】目标。
即【jí】使这【zhè】些工【gōng】作【zuò】均已【yǐ】到位，也并不能保证可以达到【dào】电网最优模式【shì】或为业主带【dài】来【lái】最大收益。很少有净零【líng】能耗【hào】建【jiàn】筑能够实现净零排放，并且【qiě】它们【men】可能给电网带来比净【jìng】零排【pái】放建筑更多的需求激增【zēng】情【qíng】况【kuàng】(负荷因子)。因此，净【jìng】零能耗建筑对碳强度和电网基础设施的需求【qiú】实【shí】际上可能【néng】与普通建筑不相上下，迫【pò】使电网在需求峰值时【shí】段【duàn】不得不调度污染【rǎn】严重的发电装机【jī】资源。
此外，在加利福尼亚和科罗拉多等太阳能发电占比【bǐ】较高的电力市【shì】场【chǎng】中，弃光【guāng】现【xiàn】象正在成为一个普遍性问【wèn】题。弃光或弃风【fēng】现象是【shì】指，由于电力供应在一【yī】天中的【de】峰值时段超过了【le】需【xū】求量，电【diàn】力公司人为【wéi】削减【jiǎn】可再生能源【yuán】发电(来自太阳【yáng】能和风能)的情况。这【zhè】一现象可以【yǐ】通过“鸭形曲线”来形象说明：日均负荷形态显示，太阳能【néng】光伏发电装机在每天【tiān】太阳升【shēng】起后会造【zào】成电网电量需求的大幅下【xià】降【jiàng】，又在每天太【tài】阳落山后的晚间【jiān】时段造成电网电【diàn】量【liàng】需求的大幅上【shàng】升。这已成为了【le】目【mù】前电网的一大缺陷，阻碍了【le】系统碳中【zhōng】和目标【biāo】的【de】实现。我们要【yào】教这些【xiē】“鸭子”飞起【qǐ】来，从而实现更平稳的【de】负荷【hé】形态【tài】(负荷曲线更平缓，减少大幅变化情况的发生)。
要解决这【zhè】些问题，我们需【xū】要让【ràng】我们【men】的建筑更智能、更灵活、更积极地【dì】参与电【diàn】网的动态运营。更重【chóng】要的【de】是，我们需要向建筑业主证明【míng】其中的【de】经【jīng】济可行性【xìng】。
如何以及为什么建造电网交互型建筑
建筑【zhù】业主【zhǔ】可【kě】以通过多种方式打造【zào】电网交互型建筑。其中提升【shēng】能效【xiào】一【yī】定是成本最低、效果最明显的【de】碳【tàn】减排方式。除能【néng】效外，以下还【hái】有其他一些不【bú】太【tài】普遍的减排方式：
1.电【diàn】池【chí】储能装置可以使【shǐ】建筑在用电需求最高【gāo】的时段【duàn】自己供应电能，避免支付高额的需量电费。落基【jī】山研究所在近【jìn】期的一篇博客中详述【shù】了当【dāng】电力公司需量电费超【chāo】过每千【qiān】瓦9美元时，电池储能技术就能够具备经济可行【háng】性。(国家可再【zài】生能源实验室和清洁能源集团的研究【jiū】估计，需量电费超过每千瓦15美元可【kě】使电【diàn】池【chí】储能技术具【jù】备经济可行性【xìng】，而【ér】GTM的研究认为【wéi】到2021年，每千瓦【wǎ】11美【měi】元的【de】需量电费【fèi】即可让电池储【chǔ】能技术具备【bèi】经济可行性。)同时，国家【jiā】可【kě】再生能源实验室在近期的一项研究中发【fā】现：“美国需量【liàng】电费最【zuì】高州的【de】普通电价通【tōng】常并不是很高，比如【rú】科罗拉多、内布拉斯加、亚【yà】利桑那【nà】和佐治亚州【zhōu】等。”如果你还【hái】没查看你【nǐ】最近的用电【diàn】账单，赶紧查看一下吧!
2.热能存储，可用于供热和制冷;
3.智能电动汽车充电;
4.智能控制器和【hé】电器，包括电网【wǎng】交互式电热水器;智能、可【kě】编程的【de】恒温控【kòng】制器;智【zhì】能控制衣物烘干机;以及受智能【néng】控制的高【gāo】热质量【liàng】建【jiàn】筑。
这是我们【men】在电网【wǎng】交互型建筑【zhù】中见【jiàn】到的【de】一些减排【pái】手段，但关键问题仍然存在，即：相较于其他一系列的建筑【zhù】管理问题，建筑【zhù】业【yè】主和运营商【shāng】为何【hé】要优先做【zuò】这些?
建【jiàn】筑业主应该关心【xīn】电网一体化【huà】服务【wù】，因【yīn】为【wéi】这些服【fú】务能够为他们节省成【chéng】本，并提【tí】供新的收益来源，包括：
1.减少需量电费【fèi】：直接【jiē】、可靠地节约【yuē】用【yòng】电账单支【zhī】出(这是当前【qián】最大的价值【zhí】来源)
2.减少电费支出：减少能源用量
3.容量/需求响应：电力公司支付的服务费用
4.频率调节：能使电网受益的调节服务所获得的回报
5.用能韧性：避免【miǎn】停电【diàn】造成的损失。要【yào】了解【jiě】更多能源韧性的【de】成【chéng】本，请查看【kàn】国【guó】家可再生能源实验室近期发布【bù】的【de】一【yī】份报告【gào】：《评估太阳能和电池储能系统所提【tí】供的【de】韧性服务价值》。该报告【gào】显示，计算因电【diàn】网【wǎng】故障【zhàng】造成的损失【shī】可以让太阳能光伏发电和储能系统成为一笔财务【wù】可行的【de】投资。该【gāi】报告援引另一份报【bào】告的数据【jù】所示【shì】：一所【suǒ】小学停电一小时的损失是2368美元，一家【jiā】大型酒【jiǔ】店停电一【yī】小时的损【sǔn】失是5317美元【yuán】，而一栋大型办公楼停【tíng】电一小时的损失可达14365美【měi】元。在这些【xiē】损失【shī】数值【zhí】面前，电池储【chǔ】能系统的投资是非【fēi】常具有吸【xī】引力的。
使用电网优化评分系统实现和微调电网交互型建筑
这就【jiù】引出了电网优化【huà】系统(GridOptimal)。电网优化系统是由新建筑研究所和美国【guó】绿色【sè】建筑协会创造的【de】一套评分系统，通【tōng】过标准化的指标、工具和指导来优【yōu】化建筑和电网间的交互。创【chuàng】造一套标【biāo】准化的【de】指标有助【zhù】于多种方面【miàn】的【de】优化措施【shī】。具体【tǐ】而言，电力公司可以通过【guò】激【jī】励电网友【yǒu】好式设【shè】计，进一【yī】步推动【dòng】商【shāng】业案例的落实。一套标准化的指标【biāo】还将【jiāng】有助【zhù】于设计者和建筑业主权【quán】衡价值、影响和设计解【jiě】决方案。电网优化系统【tǒng】可通过更好地应用【yòng】建筑规【guī】模分【fèn】布式能源资【zī】源来支持成本【běn】最【zuì】低【dī】的电网脱碳化措施。由于经【jīng】电网优化评分系统评估的【de】建【jiàn】筑可【kě】直接【jiē】证明其为电网提供的弹【dàn】性服【fú】务，这还将有助【zhù】于电力公司【sī】和监【jiān】管部门【mén】完成准确的估【gū】算【suàn】和最终建【jiàn】筑侧的资源采购。
笔者对电网交互型建筑和电网优化系统的【de】市场机【jī】遇感【gǎn】到非【fēi】常兴奋。这将是建【jiàn】筑行业发【fā】展【zhǎn】的下一个热点。落基山研究所将【jiāng】继续向建筑业主【zhǔ】和运营【yíng】商阐明这种措施所能【néng】带来的【de】价值，从而继续【xù】帮助加速这些创【chuàng】新设计和【hé】电【diàn】网优【yōu】化手段的广【guǎng】泛【fàn】应用。
