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从西门子智能建筑平衡电网构建 看智慧城市如何联动

来源:物联网在线发布时间:2015-07-27分类:[项目进展] 关键词:

世界日益城市化,目前全球有54%的人口居住在城市,而到2050年,该比例将攀升至66%。随着越来越多的人涌入城市,人们得重新思考城市的交通连接、公共空间、环保方法以及如何管理人流。幸运的是,大量的技术能够带来帮助。以智能建筑电网建设为例,平衡电力供需是智慧城市实现的基础。不妨世界电气产业巨头,西门子在这方面是怎么做的。

世界上最先进的建筑物都有“大脑”——一种能够平衡并调和各种相冲突利益需求的中央神经系统,比如,要能最大限度地降低能耗、并保证住户舒适度和电网稳定性等。

西门子开发了能够做到这一点的楼宇自控系统。这个名为“Desigo CC”的系统是首个允许将所有楼宇系统整合到一起上进行直观操作的管理平台。来自西门子楼宇科技的Naoufel Ayachi表示:“当前,消防、采暖、通风和气候控制、照明、录像监视等建筑物的所有系统,通常仍然是单独控制的。我们的管理站第一次将所有这些系统整合起来,并实时显示每一个系统的状态。因此,工作人员仅需接受一套系统的培训即可,这也是许多办公楼、学校、医院和购物中心以及数座机场纷纷部署DesigoCC的原因之一。”

尽管取得了这样的成功,但新管理平台设立的标准仅仅是个开端,因为Desigo已经成为了西门子打造一系列智能楼宇开发项目的核心要素,并为将来在整个城区实现智能化提供帮助。

坐落于奥地利维也纳的西门子城:这些新建筑物在设计上极其重视生态环保,并且采用了先进的绿色楼宇科技。

当建筑物与汽车进行通讯时
  
多年来,能源专家一直在追问,城市电网怎样才能支持大量的电动汽车。如今,答案已逐渐浮现。在欧盟开展的名为Artemis电力互联网研究项目的框架内,西门子研究人员已经借助Desigo平台,展示了如何将电动汽车车队集成到楼宇管理中。来自西门子中央研究院的Randolf Mock解释道:“在这个项目中,我们将电动汽车连接至Desigo平台,并且不仅仅将它们视为用电者,而且也将之视作临时储能装置。就楼宇管理而言,它们可以充当蓄电装置。譬如,早晨,电动汽车抵达写字楼,并连接至充电站——但在傍晚员工们回家之前它们不必充满电。白天这些车辆可以被用作缓冲装置,譬如,在突然变天乌云密布时,它们反而可以向楼宇输送电能,从而弥补屋顶光伏发电系统发电量的下降。”

实现这一点的基础是允许车辆与充电站进行通讯的“能源互联网”。而在这个例子中,楼宇管理系统从充电站获得了关于车辆充电需求的信息。然后,它根据这些信息,以及从气候控制、采暖装置及其他耗电设备等采集来的数据,来预告第二天的用电需求。Mock解释道:“需求预告会发送给电网运营商,后者再据此建议保证用电量情况下的固定价格。如果楼宇未能遵循其需求预测,换句话说,如果它耗用的电能太多或太少,那么,它可能要支付罚金。为了避免发生这种情况,Desigo将连接至充电站的电动汽车作为蓄电或供电装置,从而可以保持整个楼宇的用电需求平稳。”


坐落于奥地利维也纳的西门子城:能够访问大约1万个传感器的西门子楼宇管理系统提供了极高能效的照明、室温和通风控制。

坐落于奥地利维也纳的西门子城:利用高能效产品和创新电力管理技术实现了诸多优势。

斯图加特公共图书馆:西门子为消防、安防、配电和照明等系统提供了全面、高效且可靠的解决方案。

德国埃森的蒂森克虏伯公司总部大厦(Thyssen Krupp Quartier):西门子为这家全球性企业的全新总部大厦提供了一个一体化概念,包括面向电力和安防技术以及楼宇自控的全方位楼宇解决方案。

德国埃森的蒂森克虏伯公司总部大厦:归功于全方位楼宇解决方案,蒂森克虏伯公司总部大厦的楼宇系统采用了量身定制且易于使用的系统进行管理。

 美国智能建筑榜样
  
西门子正在研发的智能楼宇解决方案不只是Desigo平台。美国的一个项目演示了智能楼宇不只是将电动汽车集成到供电系统中的关键因素,而且也是实现电网稳定和降低能耗需求的关键因素。来自西门子美国研究院的ThomasGrünewald表示:“在美国,有各种类型的所谓‘调峰电厂’,它们每年仅发电数个小时,以避免用电高峰时段电网超负荷。这些电厂的运营成本十分高昂,因此,对廉价解决方案的需求很大。几年前,我们在加州大学伯克利分校初次尝试了这样一种解决方案。”在这个项目中,Grünewald的团队为一栋建筑物配备了一个“智能能源盒”,它可以在用电高峰时段,有的放矢地降低用电需求。这缓解了整个电网的压力,从而也节约成本。Grünewald说:“这个智能装置可以关闭某些特定的耗电设备,例如照明和空调系统。在这个过程中,它考虑了诸如预期电价、天气预报和能让员工保持高工作效率的良好室内环境条件的标准值等因素。这既能节约能源,又能节省资金,同时还能为建筑物内的用户维持适当的舒适度。在用电高峰时段之外的其他时段,这个系统也能降低能耗需求——伯克利分校的这栋建筑物的能耗降低了30%。”

智能能源盒:有了西门子美国研究院开发的这个解决方案,建筑物可以在用电高峰时段,有的放矢地降低用电需求。

在美国科罗拉多州斯普林斯开展的一个项目中,西门子研究人员将这项技术向前推进了一步。Grünewald解释道:“我们将当地的美国空军学院的整个建筑综合体,连接到微型电网中。同伯克利分校的系统一样,软件根据电价和天气数据来管理用电需求,但这个系统还能在多栋建筑物之间分配节电潜力。这种类型的微型电网使用了基于市场的方法来处理数据,并且采用了统一的电力管理系统,在这样的布置中,它是仅次于建筑物本身的大型独立装置。甚至整个城区也可能成为这样一个智能电网的组成部分,并进行相互通信。这样一来,便可以利用合作性电力管理方法,挖掘出甚至更大的优化潜力。”

 在线建筑物
  
这些例子表明了智能楼宇在未来所能达到的高度。这样的建筑物将能够更加精准地管理其能源需求,并且与其他建筑物相连接,以构成微型电网。这将稳定主电网,补偿供电波动,以及降低总的用电需求。


朝着提高建筑物智能程度的目标迈进:西门子美国研究院研究人员Thomas Gruenewald Mock说:“未来的智能楼宇将利用多种类型的临时储能装置来做到这一点,譬如,我先前提到的电动汽车,以及诸如水箱等蓄热装置和诸如飞轮等机械装置。通过我们的Desigo系统可预览如何管理和智能控制所有这些装置。”

Ayachi表示:“楼宇的智能控制也将越来越向数字化发展。未来,我们将看到没有任何基础设施的云计算解决方案。成本将低很多,这些系统将无需维护,并且几乎不要求任何工作人员,客户可以永久性或针对特定时间段预订系统。客户还将能通过智能手机轻松进入设置端。”

Grünewald持类似观点。他说:“未来,用户将更加广泛地使用智能手机或其他终端来与建筑物进行通信,并且还能够设置其个人舒适度参数。然后,楼宇管理系统将能够在用户抵达之前,根据用户的偏好来布置其工位,并在用户不在办公室的时候节约用电。”所有这一切综合起来,似乎楼宇将越来越有能力“听取”客户意见并满足其愿望。
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