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背景

商業建筑在全球能源消耗中占很大份額。然而，在許多商業建筑中，能源是被白白浪費掉了，例如，在建筑物無人時系統依然持續提供能源服務。出現此類問題的原因是商業建筑往往是大型而復雜的系統，可容納行為和需求各不相同的各種使用者。

由于建筑能源管理系統（BMS）必須適應各種用戶行為，因此建筑能源的使用并不總是最優化的狀態。現在，隨著有關建筑能源使用的數據的增加，可以使用各種各樣的信息來優化BMS，以便BMS在需要時準確地提供能源服務。

同時，間歇性可再生能源的增長顯著，給負責為電網穩定供電的電網運營商帶來了挑戰。在這種環境下，供需匹配至關重要，而存儲技術是一種解決方案，而靈活需求的來源則是另一種解決方案。

商業建筑具有作為靈活需求來源參與能源市場的潛力，可以在需要時減少負荷，并在電力供應充足時增加負荷，而不會影響其運行性能。這樣做將使建筑物所有者能夠從靈活負載的買方那里獲得更多收入。

但是，這需要復雜的BMS，這些BMS允許建筑物實時參與電力市場，并對能源的供需進行預測，以確保建筑物的使用者在很大程度上不會改變建筑物的能源使用。

系統簡介

現在，借助基于機器的人工智能算法，可以利用現有的大量數據來優化商業建筑的能源使用并允許商業建筑參與市場以實現靈活的需求。

其中一種系統稱為“ Flex2X”，由英國公司Grid Edge開發。該系統的工作原理是將從建筑物現有的能源管理系統中獲得的數據與其他數據源相結合，然后使用人工智能算法進行分析，該算法可以實時優化建筑物的能源使用。這些算法被認為是“人工智能的”，因為它們會根據接收到的數據進行更改，這一過程稱為“學習”。這樣，該軟件可以根據過去的經驗提前24小時對建筑物的能耗進行預測。

該軟件還連接到電表和更廣闊的電網。這樣，就可以監控電價和發電量，并根據任何給定時間的電費或碳強度來決定何時增加或減少建筑物的用電負荷。

通過控制建筑物何時使用或多或少的能源，該軟件將建筑物的電力負荷曲線從或多或少的固定負荷轉換為靈活的負荷。靈活負載是當今能源市場中的一種重要商品，因為它們可以幫助能源市場運營商更好地管理需求的高峰和低谷，并將更多間歇性可再生能源并入電網。

下圖顯示了Grid Edge在能源系統中的作用。

Scott， J， Grid Edge： Artificial Intelligence for Energy Systems， Presentation delivered at International Energy Agency Workshop on Modernising Energy Efficiency through Digitalisation， Paris， 27 March 2019

影響

這項技術可能會為一系列各方帶來許多好處。

對于建筑物的居住者，增加建筑物管理系統的智能度應確保舒適度得到優化，并在需要時提供能源服務，同時由于減少了浪費而降低了能源成本。此外，對建筑物的可持續性等問題感興趣的居民將可以訪問有關建筑物能源供應的碳強度等信息的實時數據。

對于建筑物的所有者／運營者，Grid Edge等智能建筑物管理系統可通過轉移和優化負荷來降低成本，減少碳排放并最大程度地提高舒適度，并通過出售建筑物的柔性負荷來補償建筑物的升級成本。知道這種升級的前期成本可以通過交易建筑物的靈活負荷來抵消，這可能意味著建筑物所有者愿意投資于可持續性升級。

對于電網運營商而言，該技術有望釋放出新的、可預測的彈性需求來源，這將有助于平衡供需關系，尤其是在間歇性可再生能源份額增加時特別有用。

可衡量的收益包括：

節省的成本和創收額相當于年度現場能源成本的10％以上；

通過負荷轉移和效率措施減少碳排放（已證明可減少40％）。

商機

Grid Edge已在英國的早期采用者客戶中部署了其技術，并正在積極與全球能源和建筑控制公司建立合作伙伴關系以擴展其技術。

障礙

關于該技術的能源需求優化方面，關鍵障礙很可能會被建筑物的業主和居住者不信任，因為該技術可以在不損害能源服務和舒適度的前提下減少能耗。

關于該技術的靈活負載方面，障礙很可能是可調節的。能源市場規則必須允許以允許商業建筑參與市場的規模進行靈活需求的交易。例如，在某些能源市場中，參與的最低允許出價高于商業建筑可能提供的柔性負載的大小。此外，一些能源市場要求參加使用費，這可能對小規模參與者構成進入壁壘。