虚拟存储系统如何将建筑物变成电池

编者按：这是一个由三部分组成的系列文章的第二部分，主要讨论虚拟能量存储建筑物可以用作电池. 要了解更多有关储能和建筑的信息，请务必查看(电子邮件保护)11月12 - 13日。

特里·波士顿，PJM的总裁兼首席执行官评论，“储能技术是解决电力需求变化的灵丹妙药。”当大多数人想到储能时，脑海中会浮现出大量电池组、用于水文泵储能的水库或压缩空气系统的图像。然而，这些资本密集型“硬存储”方法成本高昂，远远不能满足我们的能源存储需求。如果像波士顿主张的那样，储能代表了电力需求变化的“银弹”，那么我们必须采用更灵活、成本更低的解决方案。

幸运的是，这些解决方案是存在的。正如我们前面所述，”虚拟存储“系统有能力把建筑物变成电池。虚拟存储系统包括新一代的建筑控制和技术，它们以更低的成本更有效地满足能源存储需求，而不是目前接受公用事业和风险投资公司投资的大多数硬存储技术。随着我们的电力需求变得越来越多变，虚拟存储系统有可能彻底改变能源供应。虚拟存储将使能源需求与供应的可变性相匹配，而不是能源供应与需求的可变性相匹配。

电动汽车和可再生能源

美国未来的电力需求存在巨大的不确定性。电动汽车和插电式混合动力汽车的增长轨迹不明是原因之一。下面的数据总结了关于2020年美国电动车普及率的各种可靠预测，从能源情报署的1%预测，到德意志银行的11%(欧洲更高)。[１］

这些车辆在哪里充电(或潜在的放电)将对负载需求的形状产生戏剧性的影响。在工作时间充电的汽车可能会增加高峰负荷需求。或者，如果在非高峰期间在家里充电，这些汽车可以提供负载需求，有效利用夜间风。或者，这些汽车可以在家里充电，然后在工作高峰时间通过连接将部分电力放回电网。未来10年，电动汽车改善电力需求和供应的潜力(或可能恶化电力需求和供应)将成为一个重大政策问题。

可再生能源发电的采用增加了预测美国电力需求的不确定性因素。从2007年到2010年，美国平均38%的新发电量是风能。因为风能只能部分时间使用（例如35%）在不同的时间，这将转化为显著更低的可用功率（例如MwH）风力发电量的大幅增长——从2004年占新增发电量的2%跃升到短短五年内的43%——代表了美国安全和就业的巨大收益，同时也给公用事业规划和投资带来了不确定性。这一点联邦政府对风能的支持逐年变化，这加剧了不确定性。因此，公用事业监管机构和规划者需要存储，以形成和平衡不确定的电力需求，以及不断变化的供应。

类似的情况也适用于其他类型的可再生能源发电。太阳能光伏发电在中午太阳最高时达到峰值，比电网峰值电力需求提前几个小时，通常在下午3点到6点之间。存储可以将太阳能发电的电能向前转移几个小时，使其与gre一致最大的需求——以及更高的价格。由于现场存储不需要穿过拥挤的输电线路，因此可以减少输电阻塞和输电线路损耗。

虚拟的未来

负荷增长的不确定性导致了对存储的需求——或负荷重塑的能力。与虚拟存储相比，硬存储的投资——例如CAES和电池组——昂贵、相对不灵活、安装缓慢。相比之下，虚拟存储主要依赖于软件和低成本硬件，如传感器和建筑管理软件升级。通过负载转移和效率，虚拟存储提供了与硬存储类似的负载管理好处，但成本要低得多，使其成为管理风险和降低日益不确定的电力需求和供应成本的最佳策略。而硬盘存储确实提供了备份电源——这是虚拟存储所不能提供的重要服务。由硬盘存储提供的备用电源非常有价值，甚至非常关键。例如，确保关键需求(如网格故障时的通信)的持续运行是对硬存储的极好利用。然而，存储的主要需求是负荷重塑、峰值平滑、可再生能源整合以及动态响应公用事业需求以减少电力消耗的能力。这些服务由虚拟存储提供的成本效益要高得多。

那么，虚拟存储系统究竟如何解决电力需求的可变性呢？目前，电力公司通过启动“尖峰”发电厂来应对电力需求的激增——通常是发电机组中最脏的发电厂之一。

然而，在虚拟存储系统中，需求将被修改以匹配可用的电源供应。想象一下智能建筑系统，比如BuildingIQ，它可以自动调节HVAC和照明水平，并开始现场清洁发电。建筑物外部的电致变色玻璃自动重新配置通过窗户玻璃的热量和光线。智能电网系统，如卷须，激活需求响应系统，并协调数十万个智能恒温器来甩负荷。加上公用事业价格激励，为负荷形成创造了财务动机，现有技术可以提供平滑电力负荷变化的手段。

本文由合著者根据2012年10月出版的较长版本改编而成电力Journ艾尔。

电池图像特米特通过Shutterstock