摘要

当前，全球能源和环境危机迫在眉睫，人类社会主要依赖化石能源的能耗模式难以为继。2020年，中国政府在联合国大会庄严宣告：中国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。要实现“双碳”目标，首先要了解碳排放究竟分布在哪些地方。无论是全球还是国内，碳排放最大的板块是电力和热力。减少能源电力系统的碳排放对实现“双碳”目标意义重大，能源供应的清洁化和绿色化势在必行。能源供应的清洁化和绿色化涉及传统的水电、抽水蓄能，以及以光伏和风力发电为代表的可再生新能源。传统的能源电力系统采用“发输配用”的结构，即发电、升压、输电、降压、配电、用电，需要将一次能源转化成电能接入电网。截至目前，人类还没有找到大规模的、经济的电力储能技术。现在采用的电池储能技术适用于小规模运行环境，成本较高。

引言

由于干旱和不断上升的能源需求推高了化石燃料使用量，2023年，全球碳排放量达到创纪录的374亿吨，较2022年增长1.1%。排放主要来自化石燃料燃烧、水泥制造等工业领域，其中化石燃料发电量增长导致碳排放量增加约1.7亿吨，约占去年排放总增量的40%。

要实现“双碳”目标，首先要了解碳排放究竟分布在哪些地方。无论是全球还是国内，碳排放最大的板块是电力和热力。从图1碳排放结构图可以看出，电力和热力的碳排放占比在全球是41.84%，在我国是53.11%。我国70%电能源产自利用率低、排放污染比较严重的煤炭。而在发电运送途中，煤矿挖掘将会损耗百分之70的能源，热机运行将会损耗20%的能源，等到了实际使用就只剩下百分之8的能源。减少能源电力系统的碳排放对实现“双碳”目标意义重大，能源供应的清洁化和绿色化势在必行。

研究内容

智能电网是一种电力供应网络，它利用数字通信技术来监控和管理电力流动，从而提高能源效率和可靠性。支持楼宇节能的智能电网具有以下几个特点：

1.容纳太阳能等可再生能源网络以及传统能源：智能电网能够整合来自太阳能、风能等可再生能源的电力，同时也接入传统的化石燃料发电。这种混合能源的使用可以减少对传统能源的依赖，降低碳排放。

2.支持能源生产、存储、使用的综合化、分布化、智能化并相互协调配合：智能电网不仅仅是电力的传输和分配系统，它还整合了能源的生产、存储和使用。通过分布式发电（如屋顶太阳能板），电网可以在多个地点产生电力。智能电网还能够协调各种能源设备，确保电力供应的稳定性和效率。

3.与信息网络融合，支持电能与信息的“双向”流动使供用电双方能够互动互操作：智能电网通过高速通信网络实现了电力和信息的双向流动。供电方可以根据用户的电力使用情况实时调整供电，而用户也可以根据电价和自己的需求来调整用电时间和用电量，实现供需双方的互动。

4.基于智能电网的楼宇能源系统优化：智能电网可以优化楼宇的能源系统，通过智能控制和管理，实现能源使用的最大化效率。这包括自动调节空调、照明和其他设备的运行，以及实时监控能源消耗，从而在整个系统的设计和运行层面上降低能耗和环境污染。

支持楼宇节能的智能电网是一种高度集成、互联互通的电力系统，它能够提高能源利用效率，减少浪费，并促进可再生能源的使用，从而有助于实现可持续发展的目标。

网络化智能楼宇能源管理系统是一种集成了信息技术和物理设备的系统，旨在提高楼宇能源的使用效率和居住者的舒适度。这个系统分别有：

网络化信息获取模块从不同来源收集数据。这些数据来源包括：通过自行研制室内环境监测系统监测室内的温度、湿度、空气质量等环境参数。通过使用多个传感器，系统能够确定和跟踪楼宇内人员的位置，了解人员分布和移动模式。空调、灯光等综合运行监测系统收集有关楼宇内各种设备运行状态的信息，如空调系统的工作效率、灯光的使用情况等。网络化信息融合模块将从不同来源收集到的数据进行整合。通过多传感器融合技术，系统可以提高人员定位的精度，这意味着系统能够更准确地识别和响应楼宇内的人员活动。网络化决策与控制模块会基于收集和融合的信息做出决策，并控制楼宇内的各种设备。例如，如果系统检测到某个房间内没有人，它可以自动调整该房间的空调和照明，以节省能源。这种决策和控制是分布式的，意味着它可以在楼宇的不同部分独立进行。此外，系统还可以基于居住者的反馈（如抱怨）来调整设定，以确保舒适度。网络化智能楼宇能源管理系统通过集成和分析来自楼宇内部的各种信息，实现了对能源使用的智能化管理，提升了能源效率和居住者的舒适度。楼宇供能系统是楼宇内部的能源供应网络，包括多种能源和储能设备（配电网、CCHP、风能、太阳能、燃料电池、电动车、电池、蓄热水池、蓄冰（热）罐）根据能耗需求调度控制多个能源与储能设备给可控终端负载（照明、空调、遮阳板、可控窗）供给电能热能，可控终端负载根据用户需求（舒适度：温度、湿度、照度、CO2）进行调整使终端总的用电和天然气能耗成本最小。楼宇节能控制与优化通过高效管理楼宇内的能源供应和使用，以减少能耗和成本。例如，对于太阳能蓄热水系统的调度策略可以考虑到：太阳能不充足时，使用辅助电加热器满足负荷需求；低电价及太阳能充足时辅助电加热器生产热水并存储于蓄水池中，当峰值电价时尽量不使用辅助电加热器，或者仅用其保温热水；我们可以看到当前的策略不仅影响当前的费用，也会影响后续阶段的费用。