由于建筑物消耗了美国 75% 的电力，因此它们为节能和减少对快速变化的电网的需求提供了巨大的潜力。但是，在多大程度上、在何处以及通过哪些策略可以更好地管理建筑能源使用实际上会影响电力系统?
由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员领导的一项全面的新研究回答了这些问题，量化了可以采取哪些措施使建筑物在两个时间段(包括一天中的时间和一年中的时间)在粒度细节上更加节能和灵活) 和空间(查看美国各地的地区)。该研究小组还包括来自国家可再生能源实验室 (NREL) 的科学家，他们发现最大限度地部署建筑需求管理技术可以避免多达三分之一的燃煤或燃气发电需求，这意味着从现在到 2050 年，预计将上线的所有此类发电厂中，至少有一半不需要建造。
他们的发现最近发表在焦耳杂志上。
“我们没有听到更多关于我们的建筑作为清洁能源转型重要资源的作用的一个关键原因是，大规模量化该资源一直具有挑战性——如果没有大规模的硬数字，就很难政策制定者或电网运营商可以围绕它进行规划，”该研究的主要作者、伯克利实验室研究员 Jared Langevin 说。“我们在这里的总体信念是，做出这些使这些需求侧建筑技术的作用更加具体的估计将有助于确保我们采取更多措施来鼓励在部署可再生能源发电和电池的同时部署这些技术。”
NREL 建筑技术和科学中心主任 Achilles Karagiozis 说：“我们很高兴与伯克利实验室就这些研究结果进行合作，这些研究结果强调了我们国家建筑对实现脱碳能源系统的影响。”
所谓的电力需求侧是用于家庭和工作场所的电力，例如用于空调、热水和为电灯和电器供电。研究人员将建筑物的电力使用作为电网资源;通过提高建筑物用电的效率和灵活性，例如通过运行性能更高的设备并改变其使用时间，他们发现这种资源非常重要，每年可避免高达 742 太瓦时 (TWh) 2030 年的用电量和 181 吉瓦 (GW) 的每日净峰值负荷，到 2050 年将分别上升到 800 TWh 和 208 GW。(2020 年美国总用电量约为 3,800 TWh。)
研究人员发现，对住宅建筑最有效的措施是预调节(预冷房屋以减少高峰时段的空调使用量)和使用热泵热水器;对于商业建筑，插头负载管理，其中软件用于管理建筑物中计算机和其他电子设备的电力使用，影响最大。
“我们的初步估计表明，电网运营商每年可以节省数百亿美元的成本——更不用说家庭和企业的潜在能源成本节省了，”Karagiozis 说。“对于电网运营商来说，建筑物也是一个重要的灵活性来源，主要是在通常处于高峰期的时候降低电力需求，例如在大多数空调运行的炎热夏季。”
Langevin 表示，通过减少这一峰值需求，公用事业公司可能会在部署更多可再生能源时对电池技术的需求降低。“事实上，我们发现的灵活资源可与更高可再生能源部署下的电池部署需求的高端预测相媲美，”他说。
事实证明，建筑物提供最大电网资源的地区是德克萨斯州和美国东南部，以及五大湖和大西洋中部地区。“这些地区人口众多，空间调节需求强，并且已经安装了大量电气设备，”朗之万说。“区域范围内的这些信息对于制定切实的政策以实现我们报告的资源非常重要。”
捕获研究确定的潜在建筑网格资源的策略已经在制定中。例如，最近，美国能源部发布了电网交互式高效建筑国家路线图，该路线图借鉴了研究结果，并就如何到 2030 年将建筑行业的效率和灵活性提高三倍提供了具体建议。
“在这些方面的持续努力对于在美国电力系统的未来发展中建立建筑部门的关键作用至关重要，”Langevin 说。“我们的发现令人鼓舞，但现在我们需要找到快速将这种资源付诸实践的方法。”
