在更广范围内实现净零能耗区域规模应用净零能耗技术的重要性

发布时间:2016-12-21   来源:中国电力网

  世界绿色建筑委员会(WGBC)刚刚在一个名为“促进净零能耗”的行动计划中启动了一个革命性的项目,号召到2050年实现所有建筑的净零能耗。该号召为全球净零能耗设计和建筑行业注入了一针强心剂,进一步促进政府、开发商和服务供应商在全球各地制定积极的净零能耗计划,并采取行动。但这也使整个行业面对一个长期存在的障碍:即认为净零建筑投资成本远远高于普通建筑的固有观念。实际上,当我们在区域范围内实施净零能耗(NZE)设计并有效利用一体化全局设计的优势时,项目的经济性可以得到明显改善,通过规模效应有助于实现世界绿色建筑委员会的目标。那么,建筑行业要如何改变思路,从更大规模的角度思考净零能耗建筑呢?要了解区域发展所能提供的机遇,我们必须首先考虑建筑部门的影响潜力。

  建筑行业的巨大影响力

  建筑行业消耗全美70%的电力,以及40%的总能源消费,是全美最大的终端用能行业和气候变化的关键助推因素。作为最大的终端能源消费者,建筑对低碳未来转型的成败起到关键性作用。到目前为止,单个建筑低碳改造的方式并不足以达到减缓气候变化所需的规模和速度,因此,我们必须更积极地扩大我们的规模。

  建筑并不一定仅仅是消耗业主、用户和环境成本的终端能源消费者。事实上,建筑也能够作为能源资产,在许多方面创造新的价值流并在能源分配方面做出贡献。而将这些资源扩大规模,大量建筑聚合起来就能够更轻易地平衡用电负荷,实现更高的能效表现及可靠性。

  为什么是区域范围?

  一个区域内的建筑作为整体时,能够比单个建筑运作时能效表现更好,因此,一个区域作为整体能够加速零碳未来的转型。通过全系统整体规划与设计,综合运用区域性可持续设计技术和最佳管理实践方法,进一步提高能源利用效率,一个区域能够整体实现净零能耗。高能效区域的优势能够清楚地通过两种方式得到体现:资源与能源的共生共享,以及能源系统的集中化。

  区域规模设计和技术应用能够充分利用协同效应的优势,如热力负荷和电能供应聚合。当整体考虑区域规模建筑供热/制冷时,集中式供热/制冷厂将是能够降低成本、提高效率的可行方案。 集中式项目的优势在于,不仅基础设施比小型分散式设备系统更简单,投入成本更低,而且还能够聚合和优化不同建筑的总体热力负荷。

  同样,在区域内的建筑群能够让它们通过使用现场可再生能源发电实现净零能耗。有能力超额发电的建筑能够将多余电量输送到自身太阳能发电无法满足其能源需求的建筑。更适合太阳能光伏发电的建筑物可能能够生产比自身需求更多的电量,从而能够调节区域内的总用能需求。

  此外,资源的集中化能够平衡用电负荷和电量供应,帮助管理区域内的能源。可以通过多种方式提供现场电力服务的综合能源服务供应商(IESP)能够对区域规模内实现净零能耗起到关键作用。

  综合能源服务供应商能够在净零能耗服务中扮演“看门人”的角色, 管理现场能源系统。IESP还让小型能源系统成为了可能,因为该系统只需要满足区域内的峰值用电负荷,而区域峰值用电负荷相对较低,因为不同建筑发生用电峰值的时间不同。这能够让租户享受到高能效、现代用电设备的同时,还能让综合能源服务供应商获取额外财务收益。这种模式能够让地块开发商和租户有机会以经济可行的方式投资零碳未来。

  管理实际成本

  落基山研究所近期为美国一个净零能耗开发项目设计了一种商业模型,在这一过程中我们发现区域规模开发的独特优势使其成为了下一代高性能建筑和智能电网发展的主要推动因素。综合能源服务供应商模式是使净零能耗区域开发具备经济可行性的一种解决方案,因为区域供热和制冷将前期投资成本从地块开发商转移给了综合能源服务供应商。这意味着挖掘地热井或安装太阳能光伏设备的成本不再由个体地块开发商承担,而是由综合能源服务供应商负责项目的前期投资。地块开发商或租户随后将以能源消费和分布式能效技术账单的形式向综合能源服务供应商支付费用,而该费用的总和将不会高于传统建筑的能源消费。

  太阳能光伏、区域供热/制冷以及能效提升项目的高额前期投资将以电费账单的形式逐月偿还,带来稳定的投资回报,使该解决方案具备投资吸引力。如图1所示,投资回报将以租户账单的形式实现;同时,租户会发现他们的能源消费比传统系统中的用能成本更低。在区域内聚合净零能耗建筑同时还能够提高房屋的售价和租赁价格。在积极促进清洁能源转型的同时,该商业模式还能同时为租户、建筑业主和开发商提高净零能耗项目的经济性。

  放大价值

  在具备了高水平的能效表现和用电设备后,建筑不仅能够从电网索取能源,还能够创造、收获、存储和分享能源。它们会成为开发商、业主和租户能够依赖的价值创造者和资产,改善社区的能源供应灵活性和长期可持续发展性。如果通过校区、社区和区域的形式将这些资源和建筑聚合,还能够进一步提高这种价值。

  净零能耗区域开发的经济优势在于它能够激励和调动地方建筑行业,降低增量成本。通过智能电网管理,引入新发电设施来满足峰值用电负荷需求,从而避免电网公司成本增加。除了消费者管理需求响应外,智能电网也可以在全美范围内运用,从而检测和发现潜在负荷问题,这能够提高地区电力供应灵活性,并降低断电情况的发生概率。

  更高效的能源消费和更先进的建筑用电设备能够提高电网弹性——这是能源供应商最具价值的资源之一。众多企业和个人都依赖于能源满足其不同需求,在高峰用电时期发生断电会引发各种问题甚至全球性灾难。而一个管理良好的净零能耗区域能够避免这种问题,在大范围电网断电的情况下仍能够正常运行。与能源弹性相关的其它优势还包括了免受不稳定的化石燃料价格浮动的影响,以及为商业企业提供更稳定的金融环境。

  一个难以抗拒的发展机遇

  净零能耗项目的开发成本可以与普通项目成本持平,同时还能使社区更加宜居、健康、舒适,更具弹性和环境可持续性。通过净零能耗区域开发,我们可以展示一体化设计和建筑能够得到更好地理解和应用,在实现净零能耗城市和零碳未来的过程中一体化设计的建筑能够成为资源,而不只是消费者本身。可规模化应用的技术将必要的电网服务与建筑整合,为社区提供更安全、舒适、高效的环境。开发商、租户等利益相关方能够以合理的成本实现这一切,并将应用智能设计和技术,以经济可行的方式降低碳排放。

  我们在十月份举行的年度会议“2016实现全国净零能耗论坛”中进一步讨论了这一课题。该论坛主要面向电力公司和建筑部门的政策制定者、设计者,相关领域的其它领袖,以及为讨论带来全新观点的学生和年轻从业者。此次论坛,参会者分享了净零能耗发展的各种观点以及最佳实践以期待积极结果,讨论了助力新项目落实的法规政策,并期待合作推广净零能耗技术,以改变建筑行业环境。

  图片来自iStock.

 

      关键词: 近零能耗
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