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 ：www.iea.org EA.CCBY4.0. 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。 EA.CCBY4.0. 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。 EA.CCBY4.0. 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。 EA.CCBY4.0. 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2.9GWh✁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 EA.CCBY4.0. ✁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1,000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。 EA.CCBY4.0. 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。 EA.CCBY4.0. 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