虚拟存储系统如何将建筑物变成电池

编者注:这是聚焦于虚拟能量存储的三部分系列的第二部分。第一部分探讨了方法建筑物可以用作电池。想了解更多关于能源储存和建筑的知识，一定要去看看(电子邮件保护)11月12 - 13日。

PJM总裁兼首席执行长特里•波士顿(Terry Boston)曾说过说他说:“能源存储技术是解决电力需求变化的灵丹妙药。当大多数人想到能源储存时，脑海中会浮现大量的电池组、水力泵储存的水库或压缩空气系统。然而，这些资本密集型的“硬存储”方法是昂贵的，远远不能满足我们的能源存储需求。正如波士顿所主张的那样，如果能源存储是应对电力需求变化的“银弹”，我们就必须采用更灵活、更低成本的解决方案。

幸运的是，存在这些解决方案。正如我们之前概述的那样，”虚拟存储该系统有能力将建筑物转化为电池。虚拟存储系统包括新一代的建筑控制系统和技术，与目前接受公用事业和风投公司投资的大多数硬存储技术相比，这些技术更有效地满足能源存储需求，而且成本更低。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传输。虚拟存储将允许能源需求与供应的可变性相匹配，而不是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朗是原因之一。以下数字总结了关于2020年美国新电动汽车普及率的各种可信预测，从能源情报署预测的1%到德意志银行预测的11%(欧洲甚至更高)不等。1]

这些车辆的充电(或潜在的放电)将对负荷需求的形状产生显著的影响。在工作时充电的汽车可能会增加高峰负荷的需求。或者，如果在非高峰期在家充电，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，然后在高峰时段通过工作连接将部分电力放回电网。电动汽车改善(或可能恶化)电力需求和供应的潜力，将成为未来10年的一个重大政策问题。

可再生能源发电的增加为预测美国电力需求带来了额外的不确定性。从2007年到2010年，美国新增发电能力中平均有38%是风力发电。由于风能只能在部分时间(如35%)和不同的时间使用，这意味着风能的可用电量(如MwH)大大低于煤、核能或一些水力和天然气发电厂等基本负载的电力。尽管风力发电的大幅增长——从2004年新增装机容量的2%跃升至仅5年就高达43%——为美国安全和就业带来了巨大收益，但也为公用事业规划和投资带来了不确定性。联邦政府对风能的支持逐年变化，加剧了这种不确定性。因此，公用事业监管机构和规划机构需要通过存储来塑造和平衡不确定的电力需求，以及不断变化的电力供应。

类似情况也适用于其他类型的可再生能源发电。太阳能光伏发电的高峰是在正午，也就是电网用电高峰之前的几个小时，通常是下午3点到6点。存储技术可以将太阳能发电的电能向前转换几个小时，使之与最大的需求——以及更高的价格——相一致。而且由于现场存储不需要穿越拥挤的输电线路，它减少了传输拥堵和输电线路损失。

虚拟的未来

负荷增长的不确定性增加了对存储的需求——或者重塑负荷的能力。与虚拟存储相比，硬存储的投资——例如cae和电池组——昂贵、相对不灵活、安装速度慢。相比之下，虚拟存储主要依赖于软件和低成本的硬件，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盘存储类似的负载管理优势，但成本低得多，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——虚拟存储不提供的一项重要服务。硬盘提供的备用电源非常宝贵，甚至是至关重要的。例如，在网格出现故障时，确保关键需求(如通信)的持续运行是使用硬盘存储的一个很好的方法。然而，存储的大部分需求是为了调整负载、扁平化峰值、可再生能源的整合，以及动态响应公用事业需求的能力，以减少电力消耗。虚拟存储提供这些服务的成本效益要高得多。

那么，虚拟存储系统究竟是如何处理电力需求的变化的呢?目前，公用事业公司通过兴建“峰值”发电厂来应对电力需求的激增——这些发电厂通常是发电行业中污染最严重的。

然而，在虚拟存储系统中，需求将被修改以匹配可用的电力供应。想象一下，像BuildingIQ这样的智能建筑系统，可以自动调节HVAC和照明水平，并开始现场清洁发电。建筑外部的电色玻璃自动改变了通过窗户玻璃的热量和光的数量。智能电网系统，如卷须，激活需求响应系统，协调成千上万的智能恒温器来减轻负荷。再加上公用事业价格激励，为负荷调整创造了财政动机，现有技术可以提供平滑电力负荷变化的手段。

本文由合著者从2012年10月出版的较长的版本中改编电力Journ艾尔。

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