上海2015年8月24日電 /美通社/ -- 伴隨著中國高速的工業化和城市化的進程，不僅大氣和環境污染的態勢日益嚴峻，也反復出現高峰電力短缺問題。今年上半年，國家發改委與財政部聯合發布《關于完善電力應急機制做好電力需求側管理城市綜合試點工作的通知》，智能電網自動需求響應技術正在得到越來越多的重視。為此，建筑智能系統部中國總經理楊捷日前在《能源》雜志撰(zhuan)文(wen)指出：廉(lian)價(jia)、清潔的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)方案其實(shi)是節約(yue)。以往中國的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)產(chan)業的(de)(de)重(zhong)心都在(zai)能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)生產(chan)供應(ying)，未(wei)來則(ze)應(ying)該學習如(ru)何更好地管(guan)理需求。此(ci)文(wen)為霍尼韋(wei)爾“”洞察系(xi)列之一(yi)，文(wen)章全文(wen)如(ru)下：

在中國，每發一度電大約需要300-400克煤炭，排放870克左右二氧化碳。即使采用像太陽能這樣的清潔能源，每度電也將排放13-19克二氧化碳，這些都是產生溫室效應的來源。在人類不斷尋找新型清潔能源的同時，另一個高效清潔的能源卻一直被忽視，那就是被稱為“負瓦特”(Negawatt)的“第五大能源”。在保持經濟發展增速的前提下，通過節電手段節省的用電量相當于少建造幾十座發電廠。其中對電力需求側進行智能化管理的自動需求響應技術 (ADR，Automated Demand Response) 則堪稱 “負瓦(wa)特” 的制(zhi)造(zao)工廠。

“負瓦特”這一概念早在1989年由洛基山環境研究所(Rocky Mountain Institute)環境學家和能效專家艾莫里·洛溫斯(Amory Lovins)提(ti)出。其核(he)心思想(xiang)是，在自然資源(yuan)有限的情況下，采(cai)取節能措施而(er)節約(yue)下的一(yi)瓦電力可以(yi)另作他用(yong)，這(zhe)是最為廉價(jia)、清潔(jie)的能源(yuan)方案(an)。

聯(lian)合(he)國2010年《可持續發展能源前景》報告指出(chu)，節能增效比減排溫室氣體較低廉方案的(de)成本(ben)還(huan)要低2/3，這使得“負瓦特(te)”的(de)概念成為現今制定全球能源計劃(hua)和政(zheng)策的(de)核心。

負瓦特的技術支撐

作為二(er)氧化(hua)碳較大的(de)(de)排放(fang)來(lai)源之一(yi)，電(dian)(dian)力(li)的(de)(de)生產與(yu)供(gong)應，尤其是(shi)(shi)火電(dian)(dian)一(yi)直是(shi)(shi)空氣污染(ran)治(zhi)理(li)的(de)(de)重點。通常(chang)而言，用電(dian)(dian)量(liang)(liang)與(yu)經濟(ji)增長(chang)保持同(tong)步，這也(ye)意味著經濟(ji)發(fa)展勢必有(you)空氣污染(ran)相(xiang)伴隨。但是(shi)(shi)據《經濟(ji)學(xue)人(ren)》雜志報(bao)道(dao)，2014年(nian)工業(ye)化(hua)國家的(de)(de)用電(dian)(dian)量(liang)(liang)比2013年(nian)減少(shao)0.9%，甚至比2007年(nian)的(de)(de)用電(dian)(dian)量(liang)(liang)還(huan)微有(you)下降，但是(shi)(shi)經濟(ji)卻(que)增長(chang)了6.3%。

這一成就在很大程度上歸功于對電力需求側的管理，一方面政府通過價格來引導用戶用電，另一方面則大力實施節能減排技術，比如在建筑物中采用更為先進的制冷/制熱系統、普及LED燈等等。但是單純(chun)的(de)價格控(kong)制和產品(pin)技術(shu)的(de)創新還不足以達到(dao)高效(xiao)用電的(de)目標(biao)。

以(yi)往由于用(yong)(yong)(yong)戶(hu)端分布(bu)廣泛(fan)且用(yong)(yong)(yong)電(dian)不均，隨機性強(qiang)，管理(li)難度(du)大，造成供電(dian)量與(yu)(yu)用(yong)(yong)(yong)電(dian)量常(chang)常(chang)不匹配，用(yong)(yong)(yong)電(dian)高(gao)峰集中時電(dian)力供應(ying)嚴重不足，而低谷時卻浪費(fei)嚴重。隨著物聯(lian)與(yu)(yu)互聯(lian)技術的成熟，人們發現終端用(yong)(yong)(yong)戶(hu)的行為在智(zhi)能網絡的管理(li)下可以(yi)變(bian)得規范有序，一旦優(you)化，甚至可以(yi)創造出比產品節能更多的“負瓦(wa)特”。

2001年(nian)，美(mei)國電(dian)(dian)力科學研(yan)究院 (EPRI) 提出智能(neng)電(dian)(dian)網(wang)項目研(yan)究，借助于物聯與互聯技(ji)(ji)術，架設一(yi)(yi)張從(cong)能(neng)源開發(fa)到(dao)終端用(yong)(yong)戶(hu)管(guan)理的數字化(hua)信息網(wang)絡。有了這(zhe)(zhe)張智能(neng)網(wang)絡，人(ren)們能(neng)夠實(shi)(shi)現(xian)供電(dian)(dian)側與需(xu)(xu)求(qiu)側的電(dian)(dian)力協同(tong)，實(shi)(shi)現(xian)電(dian)(dian)網(wang)與用(yong)(yong)戶(hu)電(dian)(dian)力流、信息流、業(ye)務流的實(shi)(shi)時互動，并(bing)且通過智能(neng)化(hua)的互動管(guan)理，調動用(yong)(yong)戶(hu)參(can)與優化(hua)需(xu)(xu)求(qiu)側的電(dian)(dian)力使用(yong)(yong)，平滑波峰(feng)與峰(feng)谷(gu)的電(dian)(dian)力需(xu)(xu)求(qiu)，減少不必要的電(dian)(dian)廠(chang)建設。這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)技(ji)(ji)術稱為自(zi)動需(xu)(xu)求(qiu)響應技(ji)(ji)術 (ADR)。

據中國電力科學院預測，一旦大規模應用ADR技術，中國可以顯著減少供電不足情況的發生，并每年節省1%-1.2%的用電量，到2020年之前能夠節省相當于40座100萬千瓦電廠的發電量，相當于一年減少1.3億噸標準煤消耗（一座100萬千瓦電廠基本相當于一個大型核反應堆）。“負瓦特”實際創造出眾多的“虛擬電廠”，在(zai)應(ying)對環(huan)境(jing)污染、節能減排上有著巨大的前景(jing)。

為此，繼2006年歐盟推出《歐盟智能電網技術框架》、2009年美國政府將智能電網提高至國家戰略層面之后，中國也于2009年提出建設“堅強智能電網”，并且于2011年在天津泰達工業園區展開電力需求側管理項目試點工作。在泰達項目(mu)取得(de)成(cheng)功后，又(you)逐漸(jian)在北京、蘇州、唐山、佛山市(shi)開展電(dian)力(li)需求(qiu)側(ce)管理(li)城(cheng)(cheng)市(shi)綜(zong)合(he)試(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)，在上(shang)海市(shi)開展需求(qiu)側(ce)響應試(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)工(gong)作(zuo)(zuo)。2015年，發(fa)(fa)改(gai)委和財政部聯合(he)發(fa)(fa)布《關于完善電(dian)力(li)應急機(ji)制做好電(dian)力(li)需求(qiu)側(ce)管理(li)城(cheng)(cheng)市(shi)綜(zong)合(he)試(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)通知》，要求(qiu)各(ge)有關單位要在前期試(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)基礎上(shang)，進一步突出(chu)特色，建立長效機(ji)制，更(geng)好發(fa)(fa)揮試(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)的(de)引領示范作(zuo)(zuo)用(yong)。

自動需求響應(ADR)的運行原理

如(ru)果說智能(neng)電(dian)網如(ru)同人的(de)(de)神(shen)經網絡系統，那么(me)供應(ying)側(ce)管(guan)理和需求側(ce)管(guan)理好比這(zhe)張(zhang)網絡系統的(de)(de)壓力(li)調節開關(guan)，通(tong)過(guo)分布在(zai)各個(ge)神(shen)經節點(dian)上的(de)(de)傳感器預見用(yong)電(dian)的(de)(de)波(bo)峰波(bo)谷(gu)，給出優化運營(ying)的(de)(de)建(jian)議，還可(ke)(ke)以進行(xing)快速故障隔離、避免大面積停電(dian)的(de)(de)發生。又由(you)于這(zhe)張(zhang)神(shen)經網絡具有交互性，用(yong)戶可(ke)(ke)以從(cong)智能(neng)電(dian)表或是手機軟件中(zhong)獲知(zhi)整個(ge)城市的(de)(de)用(yong)電(dian)情況(kuang)，自(zi)行(xing)根據不同時段的(de)(de)電(dian)力(li)定價規劃用(yong)電(dian)，主(zhu)動參與到(dao)電(dian)力(li)需求的(de)(de)調節中(zhong)來(lai)。

但是(shi)，電力需求側響應管理(li)并非只是(shi)用戶一方(fang)(fang)的(de)事，需要通過(guo)電網(wang)企業(ye)、能源服務(wu)企業(ye)、電力用戶等(deng)幾方(fang)(fang)協力才(cai)能完成(cheng)。

對用戶而言，它可以降低電力消耗，降低企業營運成本，提高產品競爭力；對政府而言，可以合理配置電力資源，促進經濟協調發展；對電網公司而言，可以減少高峰時段電力負荷對電網的壓力，保證電網安全，減少和延緩電網建設的投資；對社(she)會而言，可以減少能源消耗(hao)與污染物排放。其最終目標是在(zai)滿足(zu)同樣用電功能的同時減少電力消耗(hao)和電力需求。

技術優勢

ADR 技術(shu)(shu)具有(you)兩個鮮明的技術(shu)(shu)優勢，一是敏捷(jie)性。首先，ADR 將電(dian)網(wang)公司高峰的反應時間(jian)從分鐘(zhong)級降(jiang)為秒級。以往電(dian)網(wang)公司需要通過人(ren)工的方式提(ti)前一天或幾天通知(zhi)企業斷電(dian)，但到斷電(dian)日時，往往電(dian)網(wang)的實際負(fu)荷與預測有(you)偏差。

其次，可以隨時(shi)調整(zheng)參與(yu)需(xu)求(qiu)側響應的用(yong)戶(hu)(hu)數量。隨著智(zhi)能電表以及用(yong)電信(xin)息(xi)采集系(xi)統(tong)的大量普及，電網公司能夠實時(shi)監視用(yong)戶(hu)(hu)的負荷信(xin)息(xi)，隨時(shi)調整(zheng)需(xu)求(qiu)側響應策略，比如增(zeng)加或減(jian)少(shao)參與(yu)需(xu)求(qiu)側響應的用(yong)戶(hu)(hu)。

三(san)是用(yong)(yong)(yong)戶可自行定制節能預案。電(dian)網公(gong)司和用(yong)(yong)(yong)戶之間(jian)的(de)雙向信息通信系統提(ti)高(gao)了需(xu)求側響(xiang)應的(de)執行效率，減少估算誤(wu)差，用(yong)(yong)(yong)戶也(ye)可快速可靠地(di)在高(gao)峰段減少用(yong)(yong)(yong)電(dian)量。

第二個(ge)優勢是利于管理和運行(xing)分布式發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。試想，在未來的(de)(de)(de)城市中，人們(men)使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)不僅有火電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，還(huan)有風電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。與(yu)火電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、核電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)穩定性(xing)相比，風電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)隨機性(xing)和波(bo)動性(xing)巨大，屬于“靠天吃飯”的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)。但是 ADR 提供了(le)一種低成本的(de)(de)(de)平衡大規模間(jian)歇性(xing)可(ke)(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)技術，可(ke)(ke)以將每家每戶家用(yong)(yong)(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)設備(bei)中多出的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)，作為備(bei)用(yong)(yong)(yong)發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)資源(yuan)(yuan)(yuan)參與(yu)到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網的(de)(de)(de)交易市場(chang)中。這些不同來源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)清(qing)潔能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)可(ke)(ke)以自行(xing)定價，用(yong)(yong)(yong)戶端也可(ke)(ke)根(gen)據能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)來源(yuan)(yuan)(yuan)和定價做出合理的(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)選擇(ze)。

中國實踐

據美國能源信息(xi)局預(yu)計，到2040年，中(zhong)國的能源使用量將達到美國的兩倍，但(dan)是單位(wei)GDP能耗卻相當于世界平(ping)均水平(ping)的2.5倍。

中國經濟發展對(dui)電(dian)(dian)網(wang)(wang)的(de)負荷也帶(dai)來(lai)巨大(da)的(de)挑(tiao)戰。電(dian)(dian)力(li)峰(feng)谷(gu)差逐年(nian)加大(da)，平均(jun)在30%左右，部分地區達到40%。峰(feng)谷(gu)差的(de)增大(da)造成高峰(feng)時電(dian)(dian)力(li)短缺，而低谷(gu)時電(dian)(dian)力(li)設(she)施能力(li)過剩，單靠建電(dian)(dian)廠、建輸配電(dian)(dian)網(wang)(wang)絡的(de)方法已經無法持續。2008年(nian)，中國政府著手對(dui)電(dian)(dian)力(li)需求側管理進(jin)行(xing)政策指導，通過高效、先進(jin)的(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)系(xi)統的(de)主動(dong)管理來(lai)緩解電(dian)(dian)荒的(de)挑(tiao)戰。

2011年，國家電網電力科學委托樓宇自控行業的領導者霍尼韋爾公司在天津泰達經濟技術開發區針對部分建筑實施 ADR 技術。這是中國首個圍繞建筑用電需求側管理而開展的智能電網示范項目及可行性研究，意在讓需求側和供應側進行無縫對接，優化電網運行成本。除了自動需求響應的功能，ADR 也可以搭配能源效率系統。雖然能效和需求響應計劃的目標略有不同（分別為減少總消耗量與減少用電高峰負荷），但是(shi)，如果(guo)將兩者相結合，往往能(neng)產生更好的效(xiao)果(guo)。管理者可以通(tong)過智能(neng)手機、平(ping)板電腦(nao)或是(shi)主控室的屏幕實時看(kan)到用(yong)(yong)(yong)電狀況，一目了(le)然。霍尼韋爾的 ADR 技術目前已經在歐美成(cheng)功應用(yong)(yong)(yong)，全球數據(ju)中心也(ye)積累豐富的運營數據(ju)，建立了(le)不同場(chang)景下(xia)的解決方(fang)案，數據(ju)的豐富度及相應的預案對于保(bao)障(zhang)智能(neng)電網的有效(xiao)運營將起到關(guan)鍵作用(yong)(yong)(yong)。

天津泰(tai)達試點的(de)成果也(ye)顯而(er)易見，試點工業場地(di)的(de)電力(li)負荷隨(sui)著生(sheng)產(chan)計劃的(de)變化而(er)相應(ying)(ying)減少，整個生(sheng)產(chan)周(zhou)期內(nei)負荷減少了(le)7.7%。未(wei)進行(xing)滿負荷生(sheng)產(chan)時，該(gai)場地(di)的(de)需求側響應(ying)(ying)能(neng)力(li)提高30%以上。兩(liang)座商(shang)業樓宇(yu)提供(gong)了(le)更加穩定和一致(zhi)的(de)負荷卸載(zai)響應(ying)(ying)，卸載(zai)負荷15%至20%。

由于試(shi)點的成(cheng)果超出了各(ge)方預期，人們看(kan)到中國已經具(ju)備了推廣和使用 ADR 這一技術(shu)的條件(jian)。有了智能監控(kong)系統、云計(ji)算(suan)、需求側響(xiang)應(ying)軟(ruan)件(jian)和交(jiao)互(hu)式(shi)控(kong)制等技術(shu)，可以做到降低營(ying)運成(cheng)本、減(jian)少空氣污染，企業(ye)亦(yi)可以針對設(she)施量身定制節(jie)能策略，以便在公用事業(ye)單(dan)位需要時自動采取(qu)節(jie)能措施。

目(mu)前，北京、蘇州(zhou)、唐山、佛山等(deng)都成(cheng)為(wei)了(le)試點(dian)城市，上海也正式啟動了(le)30座樓宇(yu)的(de)試點(dian)項目(mu)，這些嘗(chang)試將為(wei)中國(guo)2020年(nian)全面建成(cheng)強大的(de)智(zhi)能電網(wang)打下了(le)良好(hao)的(de)基礎。

（注： 本文為霍尼韋爾“”系列洞察文章之一，原文刊登于2015年8月《能源》雜志，原標題為《負瓦特：被忽視的“第五大能源”》，本文有刪節。如需閱讀原文，請訪問： 

霍尼韋爾“暢享深呼吸”系列洞察：

（新華社）

（經濟日報）

（能源）

圖(tu)片 -