国网综合能源规划设计研究院：基于柔性负荷调控的楼宇用能优化的研究与实践

报道：2019年，全国由国家电网供电的27个省市中，年用电量超过500万千瓦时的大型商业楼宇共有5.8万个。用能量巨大的商业楼宇具有极大的节能减排潜力，是我国碳中和实现路径的重要生力军。

针对大型商业楼宇的用能优化，国网综合能源规划设计研究院进行了周密的研究部署，并在2020年开始实施楼宇用能优化产品的试点推广。到2021年底，将累计推广超过2500栋商业楼宇的用能优化项目。

在近日由主办的2021中国综合能源服务数字化融合发展大会上，国网综合能源规划设计研究院市场发展中心主任张若思就国家电网基于柔性负荷调控的楼宇用能优化的研究与实践进行了介绍。

综合能源领域的“奥卡姆剃刀”

与传统的综合能源管理系统不同，国网综合能源规划设计研究院所设计的楼宇用能优化产品并非大张旗鼓地建立一个大而全的综合能源系统。

张若思表示，传统的建筑节能改造方法，往往需要安装大量软硬件设备，安装周期长，投资高，系统复杂。此外，大型改造项目往往管理粗放，节能效果有限，且对电网需求响应的参与度较低，节能降本空间有限，在市场上的接纳程度较低。

因此，国网楼宇用能优化产品探索新思路，在传统模式上大量做减法：把软硬件设备削减至最小、最轻，把设备安装、调试时间压缩至最短，把成本控制到最低。通过奥卡姆剃刀式思想，楼宇用能优化产品可以实现十多万平方米建筑的硬件投资仅有30万元，效益回收期在三年之内。

数据极简处理打造轻量化系统

国网楼宇用能优化产品的核心组件只有两个：能源控制器和能源路由器。能源控制器内置本地计算逻辑，实现能源数据的边缘计算，能源路由器将能源控制器传递的数据上传云端，在省级云平台上实现进一步计算和优化。

通过两个节点的数据处理，能源数据量被压缩到最低，并实现云平台分钟级快速调整，省去大量软硬件部署，实现了能源管理系统的轻量化。

大数据迭代实现优化运行

综合能源服务系统往往会通过数据迭代计算实现系统性能的优化，这已经是能源数字化路径上的通用技术之一。然而，传统综合能源服务系统往往适用度较低，每个系统只能在数个甚至1-2个项目上进行数据迭代，优化后的模型同样难以投入到其他差异较大的项目中。因此，即使服务商拥有强大的算法，也很难通过数据迭代实现客观的优化。

国网楼宇用能优化产品的数据迭代优化计算则建立于云上，完美解决了数据模型难以灵活应用的问题。通过将全国数百个项目案例的数据在云端进行迭代计算，国网楼宇用能优化产品实现了快速、泛用的优化，得到了较为稳定的模型和参数。

此外，国网楼宇用能优化产品针对不同地理区域用能需求差异的问题，研发了气候补偿算法。通过将用户用能需求与当地气候、环境因素耦合，进行统一建模，通过大数据寻找规律，对模型进行反向训练，最终得出适用于不同区域气候条件的最佳工况运行策略。

三维产品发展战略

在新冠疫情来临之前，国网对这套楼宇用能优化产品制定了万栋楼宇计划，并在2020和2021年顶住疫情压力，实现了超过2000个项目的落地。对于此后的产品发展，国网提出了设备扩展、业务扩展、规模扩展的三维发展战略。

设备扩展指的是增加楼宇用能优化产品所能支持的设备类型。目前，产品针对的用能设备以用电设备为主，未来将会扩展到供冷供热设备，如传统冷机、空调，电锅炉、热泵等，实现冷热电全面调控。此外，对于照明、电梯、变配电等用电设备，也将整合纳入优化项目中。

业务扩展则是指楼宇用能优化产品所能提供的服务功能。此前，产品只提供简单的合同能源管理和节能优化业务，在后续的发展中，产品还将提供能效碳资产评估、能效诊断等服务，并整合状态运维、能源托管等综合服务体系，提供更全面的综合能源服务。

规模扩展则是指楼宇用能优化产品投入项目数量的扩展，也就是完成国网提出的万栋楼宇的目标。通过拓展应用场景，国网将获得更大量的数据，支持数据横向对标，进一步提升模型优化能力。

国网综合能源规划设计研究院指出，楼宇用能优化是在建筑领域规模化、市场化开展综合能源服务的重要实践和有效切入点。通过楼宇用能优化还原需求侧资源的市场属性，可为碳减排、绿电交易、需求响应等新型能源服务提供重要抓手。