最近，一家大公司的可持续发展总监问我，“什么是超越LEED白金级和净零能耗的能源必威体育2018?”

我对她的问题感到兴奋，不仅是因为这是我们在洛基山研究所（Rocky Mountain Institute）正在努力解决的同一个问题，而且因为这是来自建筑业本身的问题——正是这些人最有能力使解决方案成为现实。

我分享的答案是：网格集成建筑。

大多数建筑业主和运营商都没有意识到这一经济机会，也不知道目前可以利用网格集成系统的技术解决方案。

此外，建筑业主和公用事业公司正在分别追求高性能能源创新。这些努力没有充分结合起来，也没有优化成本和排放。美国电力公司计划投资超过未来15年，1万亿美元的传统供电侧电网基础设施——发电、传输和配电(PDF)。这些投资是极其浪费的，因为需求方面的投资可以减少供应方面的投资成本的20%。没有干预，不知情的公用事业投资将持续下去。

我们都在大楼里生活和工作。事实上，我们大约有90%的时间都在睡觉。虽然能源效率已经成为几十年来的咒语，精明的建筑业主正在迅速增加可再生能源，如太阳能，如果我们不开始连接建筑物作为更大的能源网络的互动部分，我们将赢得战斗，但输掉了战争。

美国电网的间歇性资源(如风能和太阳能)越来越多，这使得负荷管理成为电网运营商的一个关键杠杆。与此同时，即使在净零能耗的建筑中，需求峰值也在增加，这使得建筑层面的实时能源管理在平衡供需方面比以往任何时候都更加重要和有价值。

视觉上

为了实现我们的气候目标，建筑需要使用更少的能源，同时通过避免高且不稳定的能源峰值需求，实现低碳电网。为什么?因为建筑是脱碳网格的关键——而网格只有在建筑能够做到的情况下才是绿色的。

网集成建筑具有能源效率、能源存储、分布式能源发电和负载灵活技术/智能控制的整体优化组合。这就产生了一个更低、更“平坦”、更灵活的能量负荷剖面。这反过来又提供了一个更有弹性和生产力的建筑，优化了资本投资，降低了运营成本，并提供了获得新收入的途径。在校园或社区规模，额外的战略，如微电网和区域能源系统也可能是有利的。

作为响应性资产，建筑可以动态地与电网相互作用，并根据发电源的成本或碳强度来增加或减少能源消耗。这有助于电力公司及时实现电力系统的脱碳，以实现IPCC的目标，确保高水平可再生能源的平衡、灵活的供需，并形成有活力的城市、社区和地区。

要做到这一点，网集成建筑应该利用一套优化的措施，包括能源效率、可再生能源、能源存储和负载灵活性。这将带来更平滑、更灵活的能源负荷，从而节约运营成本、提高弹性并获得新的收入。

下面的图表描述了一个办公大楼具有代表性的日常建筑负荷概况。第一个是典型的商业建筑负荷分布图，在正午的高峰需求。第二种情况显示了能源效率通过降低总体负荷曲线和减少能源使用和需求而带来的好处。第三种方案是采用现场太阳能光伏发电的高效建筑。

最后一个场景展示了能源效率、太阳能光伏、储能和负载灵活性的优化组合，从而提供了一个更低、更平坦的负载曲线。通过电池存储和负载弯曲智能控制，它使建筑能够响应电网信号。在当前的电价结构下，这可以提供潜在的收入，并使建筑能够适应未来的电价结构，从而继续向业主提供电网效益和经济回报。

请注意，一个典型的零能耗建筑，在一年中平衡能源使用和发电量，可能仍有巨大的峰值需求（当云覆盖减少光伏发电）。公共设施方面零能耗建筑的未充分认识的后果包括发电量的急剧上升或下降，以及光伏发电过剩时的削减。

建筑脱碳的一个主要挑战是来自电网的能源碳强度每时每刻都在变化，而且在某些地区，这种变化可能是显著的。例如，在加州电网(CA ISO)中，一年中碳密集度最高的时段和碳密集度最低的时段的碳排放量相差96%。在纽约网格(NY ISO)中，变化约为25%，而在中西部(PSCO网格)，变化接近11%。(这些数据是基于2017年的年度数据，随着燃煤电厂退役，更多的太阳能、风能和天然气取而代之，这些数据也会发生变化。)

底线是使建筑物能够提供负载灵活性是最重要的。这使得建筑能够随着网格形状每天、季节性和每年的变化而改变负荷和响应峰值。

网格互动建筑可以产生收入

建筑所有者和运营商是否应该为这种方法而烦恼?一句话，是的。

建筑所有者可以通过运营他们的建筑来与电网协调，从而开启几个重要的收入来源。这将取决于各种条件，如公用事业费率结构、建筑机会和太阳能资源。

对业主来说，典型的经济利益包括:

• 减少电费。较低的能源使用导致较低的能源账单。
• 需求减少。需求收费是根据发单期间的最高用电费率计算的。避免这些峰值的电网交互式建筑直接、可靠地节省了公用事业费用。(这通常是当今最大的金融价值来源。)
• 出售电力。在公用事业公司支持电网计量的地区，多余的电力可以卖回电网。在有分时电价的地区，建筑运营商可以运营其建筑，以便在电价较低时购买电力，在最有价值时出售电力。
• /需求响应能力。通过参与公用事业公司的需求响应计划，建筑物对公用事业公司的信号作出响应，从而在特定时间减少用电量，从而使建筑物所有者能够从公用事业公司获得一笔款项。
• 频率调节。在电网开放市场管理所提供的“辅助服务”中，频率调节的价值最高。电力存储有能力在毫秒内完成这项工作，为有利于电网的监管服务向建筑所有者支付费用。
• 弹性，所避免的中断成本，是一种经济效益，可以很大程度上取决于环境。NREL的报告评估太阳能和电池储能系统提供的弹性(PDF)表明，对电网中断所造成的损失进行估值，可以使光伏和存储系统成为财政上可靠的投资。另一个报告对各种建筑物每小时损失的费用进行评估，包括小学(2 368美元)、大旅馆(5 317美元)和大办公室(14 365美元)。以这样的速度，电池存储变得非常有吸引力。

即使是使用这些收入流中的一小部分，也能极大地改变建筑运营的成本效益，从而优化其电网交互。让更多的人参与进来可以改变建筑的运营模式，将其从成本中心转变为收入流。

点的证明发生在波士顿的劳动节。由于超预期的用电量和马萨诸塞州最大容量的发电厂神秘发电站的停电，紧急事件被宣布。在这种情况下，电力公司和电网运营商能够避免服务中断，这是因为虚拟电厂的灵活性和快速响应，而虚拟电厂在很大程度上是参与需求响应的建筑物。网格综合建筑成为英雄。

这是一个令人兴奋的时刻。网格集成建筑可以在关键利益相关者群体中创造有形价值，包括公用事业、电网运营商、建筑业主和建筑使用者。认识到这些好处可以调整激励机制并提供经济奖励。对建筑及其网格交互的优化有利于商业，并为我们所有人创造一个更好的环境。