利用数字化技术在新兴市场和发展中经济体中实现建筑需求响应

使用数字化转型新兴市场与 发展中国家 使需求得以实现建筑物中的响应 国际能源署 IEA（国际能源署）审查了包括石油、天然气和煤炭供需、可再生能源技术、电力市场、能源效率、能源获取、需求管理等多个方面全面能源问题。通过其工作，IEA倡导政策，以提高其31个成员国、11个伙伴国以及更广泛 地区能源可靠性、可负担性和可持续性。 IEA成员国家： 澳大利亚奥地利比利时加拿大捷克共和国丹麦爱沙尼亚芬兰法国德国希腊匈牙利爱尔兰意大利日本韩国立陶宛卢森堡墨西哥荷兰新西兰挪威波兰葡萄牙斯洛伐克共和国西班牙瑞典瑞士土耳其共和国英国美国 国际能源署协会国家： 阿根廷巴西中国埃及印度印度尼西亚肯尼亚摩洛哥塞内加尔新加坡南非泰国乌克兰 本出版物及其中包含任何地图，均不损害任何领土地位或主权，不涉及国际边界和边界划定，也不涉及任何领土、城市或地区名称。 欧盟委员会也参与国际能源署（IEA）工作。 来源：IEA国际能源署网站 ：wwwieaorg EACCBY40 摘要 建筑领域电力需求在新兴和发展中经济体预计将强劲增长，这主要受生活水平提高、能源获取改善和广泛拥有电气设备驱动。这种增长不仅意味着平均电力消费增加，还将导致峰值负荷增加。如果这些新增负荷得不到有效管理，可能会对电网产生重大影响，威胁电力供应安全性。 智能使用电器可以引发额外效率提升，并导致整体能耗降低。当连接时，一些电器还可以通过启用需求响应来为系统提供灵活性。因此，数字化可以将新型电器从系统负担转变为灵活负荷来源，有助于提高能源安全。然而，尽管数字技术对于正在转型能源系统具有潜力，但在新兴和发展中经济体中，其发展仍面临许多障碍。 本报告探讨了建筑数字化如何通过需求响应为电力系统带来价值。针对新兴市场和发育中经济体，介绍了最佳实践、案例研究和政策建议，以帮助政策制定者、监管者和系统运营商释放部署建筑数字化技术所带来多方面电网效益。 EACCBY40 目录表 背景5 生活水平提高和脱碳政策促进新兴市场经济体（EMDEs）建筑电气化 5 智能灵活楼宇负载管理可以最小化对电网和系统韧性影响 5 数字化价值7 消费者在能源管理中扮演着更加积极角色7数字技术能够解锁 更广泛电网服务7数字化使得表后资源数据可获取 8 在筑中使用数字化9 智能暖通空调系统在筑中提供了相当需求侧灵活性9建筑中其他电气负 载也可以利用数字技术灵活运行10 案例研究：印度12 筑领域数字化改善了对弹性能源需求管理灵活管理12 政策15 基础设施方面干预措施15 建议16 费率设计改进16 推荐17 消费者方面干预措施17 议18 背景 生活水平提高和脱碳政策推动新兴市场和发展中国家 （EMDEs）筑物电气化。 楼宇中电力需求将在新兴市场和发展中经济体（EMDEs）中强烈增长，这归因于生活水平提高、能源获取增加以及家用电器广泛拥有。此外，去碳化和清洁空气政策促进了供暖电化和传统生物质能源烹饪淘汰。 IEA预估，在“表述政策情景”（STEPS）下，能源， 对新兴市场和发展中国家（EMDEs）制冷需求将2021年至2050年间增长近四倍。 同时，对于电加热，其需求量将超过翻倍。全球冷却需求大幅增长将来自新兴市场和发展中国家（EMDEs），在这些地区，空调（AC）拥有率也将增加。7在非洲与相比 显著低于发达国家（例如，美国接近100）。在印度等住宅四分之一国家电力消耗空气 筑物表示调节器正崭露头角筑物能源需求增长最大单一来源 这种增长不仅意味着平均功耗增加，尤其是将导致电力需求上升。也在峰值负载时。住宅空调设备 在晚上人们回家时出现激增，以及由更频繁全球变暖相关极端温度事件引起巨大需求波动可能进一步对电力系统造成压力。 如果未得到妥善管理，这些新负荷在高峰消费时段可能对电网产生重大影响，威胁电力安全。在东南亚，例如： 实例，空间冷却可能几乎占接近2040年需求峰值时30与2018年10相比。 智能灵活楼宇负载管理可最小化对电网和系统弹性 影响。 EACCBY40 智能使用电器可能引发额外效率提升，并导致整体能源消耗降低。与此相关能源节约潜力在筑物中尤为显著，尤其是在数字化普遍应用筑物中。 EACCBY40 可能减少能源消耗30至40当连接时，一些家用电器（例如用于加热、通 、空调和热水加热）也可以通过启用需求响应利用来为系统提供灵活性。根据电力系统需求，它们负载可以转移、削减或向上或向下调节，有助于峰值负荷减少和频率调节。灵活性通常通过与价格信号（如分时电价）相关智能电表或直接向消费者支付以参与需求响应计划来实现。 数字化因此可以将新型电气设备从系统负担转变为灵活负荷源，从而有助于提高能源安全。然而，尽管数字技术为转型中电力系统提供了潜力，但额外成本正在阻碍对新兴市场和发展中经济体（EMDEs）投资。 虽然数字化需求响应策略在拥有先进电力市场司法管辖区中更常被探索，但在筑部门电气化和分布式可变可再生能源（VRE）部署快速发展新兴市场和发展中国家（EMDEs）中，它们也能发挥重要作用。 新电力系统来源 更高可再生能源（VRE）渗透率需要以下需求： 灵活性办公大楼S并且，能够以电网互动和节能方式优化需求响应连接设备因此迅速涌现，因为它们缓解电网对新电力负荷影响潜力以及更好地整合可再生能源（VRE）来源能力正日益被认可。 在东盟地区，例如，智能筑数量可能是多少。到2026年超过400万是从20 21年130万辆车增加了三倍。在此快速发展环境中，政策制定者应制定有针对性数字化战略，以确保在电力系统价值链每个级别都部署了正确技术并提供了相应益处。 数字化价值 消费者在能源管理中扮演着更加积极角色。 将数字化应用于柔性负载是提升未来电力系统关键途径，其价值覆盖用户和系统整体多维度。 第一维度是可扩展性在任何聚合层级上。数字技术和高级数据分析能够聚合具有不同技术特征数百万分布式负载，从而使系统操作员能够将它们用作聚合能量资源。 各种全球范围内需求响应项目涉及大量安装了智能电表家庭，为消费者在特定时间日内降低电力消费提供机会，从而减少电费。英国 在2022年11月至2023年3月期间，超过100万户家庭参与了国家电网需求响应计划，在电网压力时段通过金融激励减少了超过29GWh电力消耗。 易操作面向消费者应用程序或网站常常伴随着这些项目，以便参与者能够跟踪他们能源和成本节约。在法国，Ecowatt应用充当电力“天气”预报，并在电网紧张日子里向用户发出自愿减少消费警报。该应用提供了一个简单教育界面，已经下载 超过250万倍在2022年冬季期间急剧增长无效输入在电力系统面临风险时23 。尽管在该时期未发出警报，法国电力公司（RTE）估计该信号本可以帮助通过调整减少晚间峰值需求高达5吉瓦 引入自动警报发送系统也应在新兴市场和发展中经济体（EMDEs）中考虑，以帮助避免或缩短停电时间。消费者将收到手机通知，要求他们在电力负荷高峰时减少用电。 数字技术可以解锁更广泛电网服务。 数字化提供价值另一个维度是可控性连接设备，这使消费者能够在其他情况下无法控制电费消耗时管理自己电力消耗。在系统层面，远程控制灵活负载 EACCBY40 能力有助于确保电网可靠性。 此外，可控性提供新灵活性服务可以进行货币化，为电网和能源企业提供额外收入来源。然而，必须有条件来聚合终端用户灵活性。例如，由服务提供商运营虚拟电厂正成为一种越来越普遍数字解决方案，用以聚合分布式发电 、储能和需求响应，从而作为一个单一资源在电网层面发挥作用。 一个涉及1000户家庭试点虚拟电厂项目减少了In澳大利亚 需求峰值达到27，并使参与者能源账单节省了30。因此，虚拟电厂在各国具有相当大出现潜力。 印度并且，人民 分布式发电正在迅速部署地区（例如 中华人民共和国此后“中国”h在该地区，许多项目正在演示中。 自动需求响应，即公用事业直接控制消费者侧负荷，也是一种选择。在电压不稳定发展中国家，这同样是一个选项。 波动是一个常见问题，智能电表有助于提升电力质量。 自动切断电力供应在过大波动中，延长电器使用寿命。 数字化使得自用表后资源数据可获取。 数字化还为用户和运营商提供了更大可见度在系统中。智能电表和分布式能源资源管理系统等技术使得对表后资源能源需求进行密切监控成为可能。 数据由智能电表收集，可以提供对低压网络更多可见性，揭示终端用户负荷模式，并增加消费者主动性。 对自身消费认知。例如，印度eMARC 旨在向政策制定者和分销公司提供有关居民家庭电力消费信息，并通过在线仪表板提供相应数据。 EACCBY40 进一步而言，学习算法可以利用数据来预测消费者行为，利用生活方式因素制定个性化负载控制策略，以避免不必要能源消耗。 利用筑数字化 智能暖通空调系统在筑中提供了相当需求侧灵活性。 供暖、通风和空调（HVAC）系统是商业和住宅筑中需求响应最有前景来源。虽然它们占据了筑中消耗电能和峰值电需求重要份额，但只要筑物有足够隔热或安装了热存储解决方案，它们就可以通过恒温控制来调节，而不会显著影响居住者舒适度。 设备向电力系统引入周期性负载（例如热泵和空调）可以通过在短时间内（从几分钟到几小时）降低或提高温度来削减或调整，以向电网提供负荷削减、快速频率响应、运行储备和其他服务。预热和预冷策略可以通过利用筑物热惯性来实现负荷转移。 立灵活暖通空调系统操作可以是通过静态预设操作模式完成，也可以通过 筑能耗管理系统内数字技术更具动态性。连接到能耗管理系统加热和冷却设备上传感器、温控器和微控制器，可根据多种参数（房间占用、偏好温度和太阳能面板输出，如果适用）最大化电能消耗和用户舒适度。同时，智能电表允许暖通空调系统自动对外部信号（价格和天气数据）做出反应。 智能空调系统对于长期高温国家尤其相关。以中国为例，国际能源署（IEA）估计，与仅空调效率和筑设计改进相比，部署联网和智能化空调系统可以带来显著节能效果。 灵敏空调装置有可能帮助减少能耗额外15 一个2030年夏日工作日。事实上，实际生活中例子已经证明了在需求响应计划下连接空调设备正在被操作。 在热浪期间减轻电网压力。未明显影响消费者舒适度能力。 EACCBY40 数字化还可以帮助调动热泵灵活性。通过加热脱碳，筑中热泵所占份额不断增加可能会 一个重要灵活性资源，并且众多使用联网设备试点项目已在多个地区部署a r各种国家。 其中，ViFlex德国一个项目展示了如何在虚拟电厂中聚合热泵灵活性以管理电网拥堵。此外，根据天气数据和预期分布式光伏发电量进行优化空气水源热泵正在商业化。 在那些市场化价格机制尚未（完全）立国家，系统运营商仍可利用联网设备对HVAC系统实施直接负荷控制策略。在这种情况下，激活是由系统技术限制触发，例如当需求达到某个阈值或当电网拥堵发生时。 对于在夏季通常由于空调需求导致峰值地区，使用简单通信式恒温器可以提供经济和环保效益，同时最大限度地减少用户不适。这一成果在印度某个州得到证实。 在某一案例研究中直接负载控制住宅空调单元卡纳塔克邦。 筑物中其他电气负载也可以使用数字技术灵活操作 。 筑物还配备了各种可延迟负载电器，如电阻式电热水器和白色家电（洗衣机 、烘干机、洗碗机和冰箱），其能源消耗可以转移到一天中不同时间。 热水器在分时电价下负荷控制现在在一些国家得到广泛应用。例如，在法国，超过80热水器可以自动将充电时间调整到非高峰时段，而不会影响消费者。虽然通过简单静态智能电表可以利用热水器大部分灵活性潜力，但在其中仍有潜力可挖。 信号，动态控制其充电 系统在高渗透率风能再生能源（VRE）和太阳能板配备住宅中，寻求优化其输出。 此外，由于智能电表允许在电网压力情况下远程控制热水器充电，法国配电系统运营商获得了特殊授权，暂时暂停对以下内容收费：热水。 客户签订了分时电价合约202223冬季 EACCBY40 加热器还可以被控制以提供辅助服务，例