面向源荷互动的建筑电网数据共享现状与展望.docx

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1、面向源荷互动的建筑电网数据共享现状与展望摘要数字技术与能源融合构建是推动绿色低碳技术攻关的重要工具,而数据共享则是促进产业深度融合、推动全链条创新的关键抓手。在未来新型电力系统中，基于数据共享的源荷互动有望成为助推智能电网和建筑能源系统低碳转型发展的关键环节。如何有效协同建筑等用户侧与电力系统，实现供需两侧数据的有效互通，是迫切需要探索的核心问题。本文针对当前建筑等用户侧与电力系统供给侧之间的电力数据共享现状及发展趋势进行了研究。首先，调查了建筑供、需两便J对用电数据的监测与应用现状。接着，对当前建筑与电网的互动模式与机制进行了详细综述。最后，结合未来发展需求，提出了相关发展趋势及政策建议，旨

2、在为建筑能源系统的低碳发展及建筑更好地融入整个低碳能源系统提供有益参考。关键词建筑用电：数据共享：源荷互动；智能电网；需求响应：新型电力系统；低碳能源系统数据作为新的生产要素，正在改变全社会的生产生活方式。能源产业与数字技术融合发展是新时代推动我国能源产业基础高级化、产业链现代化的市要引擎。新型电力系统是实现“双碳”目标的关键。伴随着新型电力系统建设的不断推进，电力系统迫切需要借助于先进的计算机技术与大数据分析技术更新和提升电力技术监督手段，以保障新型电力系统的安全稳定运行。云计算、大数据、电力物联网、移动互联网、人工智能、区块链、边缘计算等“云大物移智链边”数字化新兴技术为电力系统数字化转型

3、提供了有力支持。建筑部门是电力系统重要的终端用户，也是造成碳排放的主要贡任领域之一，建筑相关用能（含建造和运行）约占我国社会总能耗的1.30为促进建筑节能，住房城乡建设部2007年发布关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见，要求对建筑能耗数据进行实时监测，作为建筑能源审计、节能诊断和节能改造等工作的重要依据。2010年起，随着能耗统计、能源审计、能效公示工作在全国的展开，国家根据各地工作进展，陆续支持具备条件的省市建立能耗监测平台。2011年7月，住房城乡建设部组织编制并印发了国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据上报规范，用以指导各省（市）级监测系统的数据上传工

4、作，规范部级监测系统和省（市级监测系统之间数据传输的内容、方式和格式，保证数据的统一性、完整性和准确性。2017年1月，为进一步规范省级公共建筑能耗监测平台与部级监测平台之间的数据传输，强化数据的分析应用，住房城乡建设部修订印发了省级公共建筑能耗监测系统数据上报规范，省级公共建筑能耗监测平台的政策文件体系初步健全。在人工智能、大数据等新技术的推动下，建筑也正迈向信息化和智能化。数据对电力系统运行、对建筑节能工作推进等均具有重要意义,也是重要的研窕热点。建筑数据方面，李怀等人总结了我国建筑智能化系统应用的现存问题，指出多数智能化系统有数据记录功能，但无自动分析功能，大量极具价值的运行数据无法有效

5、用于指导运行。刘伊生等人对建筑全寿命周期内多源异构的用能数据展开叙述，发现现有获取渠道来源多样，统计口径不统一，无法获取目标用能信息。刘惮等人对民用建筑现状指标数据调研分析发现，现有微观数据存在采集数据不统一、能源边界不一致、数据不互通共享等问题。电网数据方面，国网北京市电力公司提出了基于“云边”协同技术的能源数据知识挖掘和基于区块链的数据知识共享框架，形成了以互联网技术为支撑，电网、天然气、供水、交通等其他网络紧密耦合的复杂多网流系统。广西电网为满足企业进行数据交互、统一开发与应用的需求,提出了电力系统数据共享应用平台架构设计，以提供数据信息作为主要服务。文献对电力系统中的数据共享应用进行了

6、综述，并研究了数据共享对相关利益者的价值和风险。文献从也力零售的角度提出了电力侧和用电侧交易的数据共享机制，说明了数据共享可以降低能源交易中的不确定性，从而提高决策盈利能力。文献系统地梳理了数据共享中确权和隐私保护2个关键问题，为可信的数据开放共享提供了根本保障。如何实现建筑与电力系统之间的数据协同、数据共享，对更好地满足建筑用户的使用需求、更好地服务于电力系统的运行调节、更好地促进新型电力系统的源荷有效互动等具有重要意义。但当前尚未形成以促进源荷互动为目标的数据共享模式或机制。为此，本文聚焦于如何实现电力系统与建筑等用户侧的数据共享和源荷互动，对建筑用电侧和电力供应侧用电数据的监测与应用现状

7、进行调研，分析建筑与电网互动模式与互动机制的现状，并从技术、市场与运行机制3个维度提出相应的发展需求和政策建议，以期为建筑能源系统的革新和未来建筑-电网友好互动提供有益参考。1、用电数据监测与应用现状建筑用电侧建筑侧用能数据通常来自于建筑能耗监测平分，在分类分项能耗采集的基础上（耗电量主要分为照明插座用电、供暖空调用电、动力用电、特殊用电），集能耗监测、统计分析、能效评估与节能优化等功能模块为一体。通过建筑能耗数据及其他相关信息的采集，不仅可以使建筑用户掌握能源系统运行情况，还可以帮助建筑物管理者对能源系统的低效率、准故障进行诊断，例如为暖通空调系统的优化运行提供基础数据。据不完全统计，多个省

8、市已对1.1万余栋公共建筑（共2.4亿11）开展了能耗动态监测平台建设，监测计量点超过11万个，如表1所示。表I分公共!平台，行状况口分给累上*6（-,IIM公C9+0r号方畿巾4舒了号fr.MM1.F.1.IIiIfKitRWZIO公K*筑宜电价计决的安相依删Tfrmti（取同!根母19一.第计I11m3万个cnet*iA.ntft*tz*uJt京角人冷案AAH竹4t车公兵ItBuUuM优IVffIJuI1.U1.f1.Uh:a*5W!*.!：751株公IUnMu京fItHh健以包孙1.?S匕n育仄除拿公舞干台.加李大e公贝箕miuh情N%。册,傥虫Wi耳卅|H旧檀A!（+竹立闾vtM三it

9、*M*.ttitmmnJms万In1.Hi4M.im,amRmit*K1Xffri?.从后件后和城9公皿：年J1.Sff）XJ三if3XKad.HKttKfiXifQMjiirHv*aat公共建汽给同，利MM/a大冷角上检*男公开+台*关学小定JtIatf*向工怆公开A.HIX/Z改支懵由：假量疑人HJr公共旗H1.i的松大办公1大公兵It镇立IO42.Uf1.K2X7.41Jjm1山东jn.a.d1.1.bm小假/？In个可gUW*iUt卜分qufti（在建筑能耗监测管理平台建设基础上，对于系统维护及数据的挖掘与应用方面尚存在提升空间，如何使平台数据发挥出更大价值也是值得探索的问题。另一方面

10、，建筑用能数据监测多是对单个建筑、建筑群的能耗监测，未来需要进一步回答如何将建筑自身监测目标与电力系统调节目标之间有效衔接的问题。1.2电力供应侧电力系统时用户侧用电数据建立了完备的计量采集体系，例如国家电网用电信息采集系统是对用户的用电信息进行实时采集、处理和监控的系统，是智能电网用电环节的重要基础和用户用电信息的重要来源，为智能用电服务提供基础用电信息数据，实现营销业务的智能化应用，构建电网不同用户之间的能量流、信息流、业务流的实时互动，系统框架如图1所示。至今采集系统累计接入智能电能表5.2亿只、采集终端4600余万台，覆盖率和采集成功率均达99%以上。未来国家电网智能物联电能表还将实现

11、与客户的用能互动和能效管理,支持国家分时电价政策执行，支撑电费实时结算需要，支持与用户互动。4t电力用。图1电力系统Itf1.1.采集架构为提升能源数据汇聚、管理和应用效率，国家电网大数据中心建设了“数据中台”，用以提供“数据接入”“大数据计算存储”“数据分析”“统一数据服务”“数据资产管理”“数据运营管理”六大功能服务，以打破数据壁垒，实现数据共享融通，推进公司用数据管理、用数据决策、用数据驱动存量业务优化与新兴业务培育等。从电力系统对用户侧用电数据的采集发展现状来看，数据监测和采集是为了服务于用户的用电计量。如何将电力系统的监测数据与未来电力系统需求的源荷互动目标相结合，如何在新型电力系统

12、构建需求下推动电力用户的计量数据发挥更大的作用，也是值得探索的重要问题。2、建筑-电网互动模式“双碳”目标和新型电力系统建设需要建筑与电网之间进行友好互动，电网互动型能效建筑(grid-interactiveefficientbui1.dings,GEB)采用智能技术提供柔性负荷需求，优化能源成本，以满足电网和用户的需求和偏好。当前建筑参与电网调节、响应电网供需关系变化的有效途径通常有电力需求侧响应(以下简称需求响应)及其衍生的负荷聚集商与虚拟电厂3种模式。2.1 需求响应需求响应是指电力用户根据市场的价格信号或激励机制主动调整用电方式的市场参与行为，以保证系统运行的安全性和可靠性，同时提高终

13、端用电效率，实现节能降耗。2010年，国家发展改革委印发电力需求侧管理办法，支持和激励电网企业和用户主要在电力领域开展需求侧管理：2015年，国家发展改革委发布关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知，首次突出了需求响应对提升城市电力应急保障能力的作用；2016年，国家发展改革委、国家能源局发布电力发展“十三五”规划，指出要大力提高需求侧响应能力；2017年，国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、国务院国资委、国家能源局六部门联合印发关于深入推进供给侧结构性改革做好新形势下电力需求侧管理工作的通知，结合新形势和新任务，对2010年发布的电力需求侧管理办法进

14、行修订，在原基础上扩展范围，明确推进工业、建筑等领域电力需求侧管理。近年来，随着楼宇能源系统的智能化发展，建筑领域成为电力需求侧管理的重要应用场景。公共建筑中可调节负荷主要有空调、电蓄热、照明、储能等，可控性较强：居民住宅中可调节负荷主要有分散式空调、电热水器、电冰箱、电动汽车等，单个用户通常功率小、分布分散，但数量庞大、灵活性较高。阎俏等人将建筑内用电负荷按可参与需求响应的程度进行了分类，建立了集中空调系统柔性调控策略的响应能力计算模型，提出了一种综合响应能力双层优化决策方法。程杉等人计及建筑蓄热能力，提出了考虑综合需求响应的楼宇综合能量优化管理方法。袁金斗等人提出了楼宇可调节负荷树状普查体

15、系,在云管边端的物理架构卜.设计了楼宇可调节负荷参与电力需求响应的信息交互规范。2.2 负荷聚集商建筑-电网交互往往有容量门槛和调节性能要求，建筑可调节负荷体量小、不确定性大，而且不同建筑之间的负荷差异也很大，单一建筑用户难以满足准入条件。为了给闲置的中小负荷提供参与市场调节的途径，负荷聚集商作为一种专业化负荷侧资源管理模式，整合分散的用户需求响应资源并将其引入市场交易。建筑负荷聚集商负责匹配电网调节需求和建筑调节能力，需要配置电力市场交易算法、建筑可调节潜力评估算法、建筑收益分配算法等，以满足对电网管理平台的交易需求，对建筑的调节目标拆解卜.发、效果检测、效益分配等需求，基于建筑负荷聚集商的电力交互模式如图2所示。此外，负荷聚集商平台还会根据建筑的特性和需求提供柔性改造服务，催生新的业态。魏震波等人基于纳什讨价还价理论，对负荷调峰效果、负荷聚集商出清能力等因素进行量化并作为不同博弈主体的谈判筹码，提出r计及联盟内部博弈的负荷聚集商优化运营策略。：C:消纳绿电:riX电网管理平台，；可再生电源需求响应信息发布响应竞价反馈、建筑负荷聚集商,T调节目标下发电力市场交易算法调后潜力评估算法金k建筑效益分配