賦能智能建筑：主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)(ALM)深度解析

隨著“雙碳”戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，建筑正逐步從傳統(tǒng)的被動(dòng)用能體轉(zhuǎn)型為主動(dòng)參與電網(wǎng)互動(dòng)的能效主體。這一轉(zhuǎn)變的核心推動(dòng)力之一，是主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)（Active Load Management Systems） 的應(yīng)用。該類系統(tǒng)通過(guò)智能化手段，實(shí)現(xiàn)用電優(yōu)化、成本控制與碳排放降低，為智能建筑的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。

什么是主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)（ALM）？

主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)是一種利用實(shí)時(shí)監(jiān)控、通信和自動(dòng)控制技術(shù)，主動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地管理和優(yōu)化電力負(fù)載（用電需求）的系統(tǒng)?？沙掷m(xù)分析建筑內(nèi)的用電需求和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)定策略靈活調(diào)整負(fù)載分配。它的核心思想是“主動(dòng)干預(yù)”，而不是被動(dòng)接受負(fù)載變化。

與傳統(tǒng)的“靜態(tài)負(fù)載管理”相比，ALM系統(tǒng)具備持續(xù)感知、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等特性，已成為現(xiàn)代建筑能源管理系統(tǒng)（BEMS）或樓宇管理系統(tǒng)（BMS）中的關(guān)鍵組成部分，能夠顯著提升能效水平、降低運(yùn)行成本，并增強(qiáng)建筑對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定支持能力。

核心運(yùn)行機(jī)制：反饋閉環(huán)+AI決策

ALM系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)+智能控制的反饋閉環(huán)架構(gòu)，其基本運(yùn)行邏輯包括以下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)接入建筑內(nèi)部的各類用電設(shè)備，如空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）、照明、辦公設(shè)備、電動(dòng)車充電樁等，通過(guò)傳感器和智能電表采集用電數(shù)據(jù)。

2、數(shù)據(jù)分析與負(fù)載預(yù)測(cè)

采集到的多維數(shù)據(jù)經(jīng)由AI/機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）模型處理，可實(shí)現(xiàn)用電模式識(shí)別、峰值預(yù)測(cè)、負(fù)載趨勢(shì)判斷等智能分析。

3、智能決策與動(dòng)態(tài)控制

基于實(shí)時(shí)分析結(jié)果，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行以下幾類能效策略：

負(fù)載削減（Load Shedding）：在電價(jià)高峰或電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)，暫時(shí)降低非關(guān)鍵負(fù)載（如非重點(diǎn)區(qū)域照明、調(diào)高空調(diào)設(shè)定溫度等），緩解壓力。

負(fù)載轉(zhuǎn)移（Load Shifting）：將高能耗任務(wù)轉(zhuǎn)移至用電低谷時(shí)段執(zhí)行（如夜間預(yù)冷、分時(shí)電動(dòng)車充電），降低電價(jià)支出。

負(fù)載優(yōu)先級(jí)控制（Prioritisation）：按重要性設(shè)定負(fù)載供電等級(jí)，確保關(guān)鍵系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。

可再生能源與儲(chǔ)能整合：系統(tǒng)支持與光伏、電池儲(chǔ)能等聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)就地消納、降低峰值依賴。

4、統(tǒng)一平臺(tái)監(jiān)控與可視化

管理人員可通過(guò)集中平臺(tái)獲取細(xì)化的數(shù)據(jù)看板、實(shí)時(shí)控制接口與全面的能效報(bào)告，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電系統(tǒng)的可視化運(yùn)維與優(yōu)化決策。

主動(dòng)負(fù)載管理的價(jià)值體現(xiàn)

節(jié)能降本

動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)（ALM）的應(yīng)用為智能建筑帶來(lái)了顯著的綜合價(jià)值，首先體現(xiàn)在節(jié)能降本方面。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整用電策略，系統(tǒng)可有效降低峰值用電帶來(lái)的高額電費(fèi)，同時(shí)充分利用低谷時(shí)段電價(jià)，減少運(yùn)營(yíng)成本。此外，ALM還能優(yōu)化現(xiàn)有電氣系統(tǒng)的使用效率，延緩或避免因擴(kuò)容而產(chǎn)生的大額基礎(chǔ)設(shè)施投資，尤其在電動(dòng)車充電設(shè)施快速普及的當(dāng)下，其作用更加凸顯。

提升電網(wǎng)穩(wěn)定性

在提升電網(wǎng)穩(wěn)定性方面，ALM系統(tǒng)通過(guò)靈活響應(yīng)建筑內(nèi)部的負(fù)荷變化，減緩電網(wǎng)因突發(fā)用電高峰帶來(lái)的壓力。建筑用戶還可參與電力公司的“需求響應(yīng)（Demand Response）”機(jī)制，根據(jù)電網(wǎng)信號(hào)調(diào)整用能負(fù)載，獲取經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，從而實(shí)現(xiàn)用能行為與電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)同。

助力可持續(xù)發(fā)展

在可持續(xù)發(fā)展方面，ALM系統(tǒng)通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)控，有效減少了能源浪費(fèi)。同時(shí)，系統(tǒng)可無(wú)縫對(duì)接可再生能源與儲(chǔ)能裝置，實(shí)現(xiàn)本地能源自循環(huán)和低碳運(yùn)行。這種技術(shù)路徑對(duì)于實(shí)現(xiàn)建筑碳中和目標(biāo)和企業(yè)ESG戰(zhàn)略具有重要意義。

提升管理效能

此外，在提升管理效能方面，ALM系統(tǒng)可提供粒度精細(xì)、實(shí)時(shí)更新的用能數(shù)據(jù)，為運(yùn)維人員提供精準(zhǔn)決策支持。系統(tǒng)還能自動(dòng)執(zhí)行復(fù)雜的能源調(diào)度任務(wù)，顯著減少人工操作，提高管理效率，進(jìn)一步推動(dòng)建筑運(yùn)營(yíng)向數(shù)字化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。

主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)（ALMS）的主要應(yīng)用場(chǎng)景

智能電網(wǎng)

在智能電網(wǎng)領(lǐng)域，作為其最核心的應(yīng)用，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商或配電公司利用ALMS在高峰時(shí)段或緊急情況下，遠(yuǎn)程、自動(dòng)地削減非關(guān)鍵負(fù)荷（如空調(diào)、熱水器、泳池泵及部分工業(yè)流程）；引導(dǎo)電動(dòng)汽車避開(kāi)高峰，在電網(wǎng)相對(duì)空閑的非高峰時(shí)段進(jìn)行充電；并有效協(xié)調(diào)分布式能源資源（DERs），例如整合屋頂光伏發(fā)電和家用儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行。

電動(dòng)汽車充電管理

電動(dòng)汽車充電管理是ALMS的另一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景。系統(tǒng)可以在家庭或小區(qū)環(huán)境中，智能管理多個(gè)充電樁的功率分配，防止總電流超過(guò)安全上限；同時(shí)，它還能根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)信號(hào)或電網(wǎng)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化充電計(jì)劃，優(yōu)先選擇電價(jià)低廉或電網(wǎng)容量充裕的時(shí)段進(jìn)行充電，從而降低成本并減輕電網(wǎng)壓力。

工商業(yè)能源管理

在工商業(yè)能源管理方面，ALMS為大型工廠、商場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心等用戶提供強(qiáng)大支持。系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排、波動(dòng)的電價(jià)信號(hào)以及與供電方簽訂的合同容量限制，自動(dòng)調(diào)節(jié)暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)、照明設(shè)施以及生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行模式。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，即降低高峰用電需求，將部分負(fù)載轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段，從而顯著降低需量電費(fèi)和總體能源支出。此外，ALMS還能有效協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電設(shè)施（如燃?xì)廨啓C(jī)）和儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)利用。

微電網(wǎng)與離網(wǎng)系統(tǒng)

另外，對(duì)于微電網(wǎng)與離網(wǎng)系統(tǒng)而言，尤其是在那些依賴柴油發(fā)電機(jī)或間歇性可再生能源（如風(fēng)光）供電的小型獨(dú)立電網(wǎng)中，ALMS對(duì)于維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)發(fā)電量不足以滿足全部負(fù)載需求時(shí)，系統(tǒng)能夠基于預(yù)設(shè)的優(yōu)先級(jí)策略，自動(dòng)斷開(kāi)重要性較低的負(fù)載，確保關(guān)鍵負(fù)荷的持續(xù)供電，保障系統(tǒng)安全。

實(shí)施挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

高昂的初期投資

盡管主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)具備廣泛優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際落地過(guò)程中仍面臨多方面挑戰(zhàn)，需要企業(yè)和管理者采取系統(tǒng)性應(yīng)對(duì)策略。高昂的初期投資是多數(shù)項(xiàng)目最先面臨的門(mén)檻，尤其是在缺乏明確ROI（投資回報(bào)）模型的情況下更容易造成觀望情緒。對(duì)此，建議采用階段式部署策略，從局部系統(tǒng)開(kāi)始逐步推廣，優(yōu)先選擇節(jié)能效益顯著、回報(bào)周期較短的場(chǎng)景落地。同時(shí)，可探索合同能源管理（EMC）、政府補(bǔ)貼等融資手段，并制定清晰的中長(zhǎng)期投資回報(bào)計(jì)劃。

系統(tǒng)集成復(fù)雜性

系統(tǒng)集成復(fù)雜性是另一大障礙，尤其在老舊建筑中，設(shè)備種類繁多、通信協(xié)議不一，常常導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法打通。因此，優(yōu)先選擇支持開(kāi)放協(xié)議（如Modbus、BACnet、OCPP）且具備API接口能力強(qiáng)的ALM平臺(tái)尤為關(guān)鍵，以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接和數(shù)據(jù)互通。

數(shù)據(jù)安全與隱私管理

在數(shù)據(jù)安全與隱私管理方面，由于ALM系統(tǒng)涉及大量實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，企業(yè)必須高度重視信息安全。建議部署端到端的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，建立完善的權(quán)限控制體系，并定期進(jìn)行安全審計(jì)。同時(shí)應(yīng)明確數(shù)據(jù)治理機(jī)制，確保符合法規(guī)要求，必要時(shí)可考慮采用成熟可靠的本地或云端平臺(tái)提供商。

用戶認(rèn)知不足與專業(yè)能力缺口

最后，用戶認(rèn)知不足與專業(yè)能力缺口也在制約ALM系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。許多設(shè)施管理人員對(duì)該類系統(tǒng)理解有限，缺乏實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。因此，通過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)、界面友好設(shè)計(jì)和試點(diǎn)項(xiàng)目逐步提升內(nèi)部技能非常關(guān)鍵?？山柚獠款檰?wèn)團(tuán)隊(duì)推動(dòng)初期項(xiàng)目建設(shè)，結(jié)合內(nèi)部運(yùn)維團(tuán)隊(duì)共同積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)：構(gòu)建響應(yīng)式建筑的關(guān)鍵支柱

主動(dòng)負(fù)載管理系統(tǒng)正逐漸成為未來(lái)建筑能源體系的重要基礎(chǔ)設(shè)施。它不僅是一種技術(shù)升級(jí)，更是推動(dòng)建筑從“用能終端”向“主動(dòng)能源節(jié)點(diǎn)”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵一步。

面對(duì)愈發(fā)復(fù)雜的電力需求結(jié)構(gòu)、用能成本壓力與低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)，ALM系統(tǒng)為建筑運(yùn)營(yíng)者提供了兼顧經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性與綠色發(fā)展的解決方案。在中國(guó)智能建筑與能源管理體系不斷深化融合的進(jìn)程中，主動(dòng)負(fù)載管理正是鏈接“樓宇端”與“電網(wǎng)端”的關(guān)鍵支點(diǎn)。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。