2006 年，歐洲發生了有史以來最大規模的停電[1]，人們被困在電梯裡，德國北部、法國、意大利、比利時和西班牙有超過1000 萬人斷電。在德國，100多列火車延誤了兩個多小時，這絕非巧合。電網管理是一項複雜的任務。電網運營商努力將可再生能源整合到他們的系統中。隨著交通和建築電氣化的出現，這個問題對電網來說將變得更糟。這是因為到20 世紀末，將有數千萬輛電動汽車上路，數億台熱暴漲將為世界各地的建築物供暖和供冷。響應不斷變化的客戶行為對電動汽車充電、電熱暴漲的影響將變得越來越複雜，更糟糕的是，這將與因風和雲模式變化而導致的發電不確定性相結合。
受2006 年歐洲停電影響的地區，圖片：UCTE 最終報告：“2006 年11 月4 日的系統干擾”
好消息是數字化可以為電網運營商提供很多價值。但怎麼會呢？
虛擬電廠(VPP)
虛擬發電廠(VPP) 是分佈式能源(DER) 組，它們通過數字網絡（例如互聯網）聯網在一起。 DER 可以是太陽能、風能、電池或任何其他能源。這些VPP 連接到電網並協調它們的動作，相當於一個發電廠，根據需要向電網提供電力。例如，電池系統會同時為多組電池放電並將這些電力輸出到電網，以提供與傳統發電廠上線相同的操作。
VPP 是連接到電網的能源網絡，圖片：Unsplash
在低碳能源的情況下，除了小型水電或生物質能係統外，VPP 將以太陽能或風能加電池存儲系統為主。這些系統將被協調和控制，以根據需要向電網提供收費的電力。這為DER 所有者提供了利用其基礎設施投資的機會，也為電網運營商提供了滿足高峰需求而無需對發電廠進行大量資本投資的機會。
網格互動高效建築
大多數DER 與電網分開運行。建築業主可以使用電池儲能來避免高峰電費。他們還可以不時調度背後的發電機以滿足某些負載。建築物不一定需要在一天中的特定時間利用光伏電池板產生的所有電力。如果電網需要，建築物中的電動汽車充電站不一定必須從電動汽車向電網放電。樓宇自動化系統(BAS) 和樓宇管理系統(BMS) 旨在管理和控制樓宇供暖、製冷、照明和所有其他系統，而無需考慮電網。如果電網因任何原因無法為建築物供電，BAS/BMS 可以通過編程啟動備用發電機，為建築物提供關鍵電力負載（如果建築物有的話）。普通建築物通常不知道電網的整體狀態，因此出現了機會。
GED 可以在電網需要的白天高峰時段提供太陽能
電網交互式高效建築(GEB) 是一種能夠感知電網的建築，它與電網相連，並依靠數據來管理其能源消耗，從而使建築和電網都受益。 GEB 還配備了來自冷卻、加熱照明的高效能源系統以及最先進的控制系統，以管理和優化建築物的能源使用，此外，它們在結構和圍護結構方面是高效的建築物。
網格交互高效建築，圖片：美國能源部
在低碳能源方面，GEB 的機會是能夠以一種為電網和建築都帶來好處的方式動態響應電網並與電網互動。例如，GEB 建築物將能夠根據建築物和電網之間的信息流調整其設置以調整其電力消耗，這可能從建築物溫度設置到窗簾調整而有所不同。此外，GEB 可以通過太陽能光伏、電動汽車到電網(V2G) 接口或構建電池儲能係統(BESS) 提供剩餘電力。 GEB 將從電網運營商處獲得基於建築物在特定預定時間段內提供的收益的財務激勵。
數字化為建築和電網提供了機會，圖片：Unsplash
VPPs 和GEDs 都是兩種有前途的技術，可以將數字化與低碳能源相結合。如果它們被足夠大規模地採用，不僅有助於減輕停電風險，還有助於將低碳能源系統更好地整合到現代電網中，並有助於減少世界各地的溫室氣體。
[1] “短暫的停電影響了整個歐洲的1000 萬人。” 2006 年11 月5 日，https://www.nytimes.com/2006/11/05/world/europe/05iht-lights.3401291.html。 2021 年10 月8 日訪問。
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