摘要  　　

　　構建以新能源為主體的新型電力系統是實現碳中和目標的關鍵，這一新的系統構建需要“源儲網荷”協同互動。空調系統是建筑等終端用戶側的重要用能負載，在新型電力系統構建過程中需要承擔哪些新的任務？新型電力系統對空調系統有哪些新要求？空調系統能夠發揮什么樣的作用？這些問題均亟待解答。為此，本文從新型電力系統視角出發，對空調系統提出的新需求、需承擔的新任務及空調系統能夠發揮的作用等方面進行了探討，空調系統在實現自身“源儲荷”各環節轉變的基礎上，應當重視所能發揮的柔性用能作用，成為新型電力系統中的友好負載用戶。本研究將為深入認識空調系統在新型電力系統中需做出的變革、可發揮的作用提供有益探索和參考。

　　

　　引言  　

　　構建以風電、光電（簡稱風光電）等新能源為主體的新型電力系統，是實現能源轉型、“雙碳”目標的關鍵。新型電力系統的建設需要在供需兩端協同轉變，一方面需要電力系統自身結構的轉變來實現電力系統的零碳化，電力來源、電源分布、電網調控、儲能資源等“源儲網荷”涉及的諸多方面均會產生系統性變革；另一方面，要求終端能源消費領域的電氣化、再電氣化，并協助完成電力系統供需匹配調節等重要任務，如建筑、交通、工業等各終端領域都紛紛提出了相應的電氣化轉型路徑來作為其實現終端領域碳中和的重要途徑，柔性建筑、車網互動等新興研究領域也致力于通過終端側的有效調節來促進電力系統的供需協同。

　　

　　建筑領域是電力系統重要的終端用戶，也是實現“雙碳”目標的關鍵部門。傳統建筑能源系統多關注如何更好地滿足建筑自身用能需求，面向建筑低碳發展需求需要尋求新的解決方案。有研究對碳中和目標下建筑能源系統的革新提出了發展方向，認為應當在建筑節能的目標基礎上面向建筑低碳的目標尋求適宜的解決方案，除降低需求、提高效率的常見節能手段之外，應當進一步在充分利用建筑自身可再生能源、發揮建筑能源系統的柔性作用來使其成為新型電力系統中的柔性、靈活可調用戶等方面提出合理的技術路徑。

　　

　　空調系統是重要的終端用能環節，也是建筑領域實現“雙碳”目標、協助完成新型電力系統調節任務的三大關鍵領域之一（如圖1所示）。面向“雙碳”目標提出的新要求，已有研究者對空調系統如何適應“雙碳”目標的要求開展了深入探討，討論了降低空調運行碳排放的主要原則，指出應從降低空調系統負荷，提高設備系統能效，制訂與完善空調碳計算、評估規范與機制等方面著手。也有研究指出了在終端電氣化、再電氣化推動下，熱泵對空調系統碳減排可發揮的重要作用，這點已得到各方共識，熱泵已成為工業、民用領域電氣化替代的重要手段，各類適宜空調系統應用的熱泵設備已得到廣泛關注和開發。

　　圖1示出了未來新型電力系統與空調系統的結構。面向新型電力系統的構建目標，空調系統需進一步思考其在整個新型電力系統中的定位、角色。如何將空調系統的發展與新型電力系統的構建需求相融合，更好地促進終端能源用能方式轉變與能源供給側結構變革之間的協同，如何在滿足基本功能的基礎上更好地發揮空調系統作為終端可調資源的潛力，是值得深入研究的問題。為此，本文將針對新型電力系統構建需求下對空調系統提出的新要求、如何更好地發揮空調系統的作用來促進新型電力系統建設等問題進行探討，為促進“雙碳”目標下空調系統的合理構建、合理設計運行等提供參考。

　　

　　01、新型電力系統對空調系統的新要求　　

　　1.1、新型電力系統構建需求　　

　　新型電力系統是面向“雙碳”目標與能源革命需要構建的電力系統，是依靠風光電、水電、核電、生物質發電等新能源電力為主體，火電等傳統電力作為補充的電力系統，是破解能源“不可能三角”（同時實現能源安全、經濟、綠色目標）的關鍵。

　　

　　充分利用可再生能源、實現能源可持續是驅動新型電力系統構建的關鍵內生動力，這一過程需要整個電力系統的供給側與需求側均做出變革，并且應協同變革。從需求側來看，不能再依賴化石燃料，而應當從利用可再生能源的角度出發充分解決自身需求，促使其用能結構由化石燃料轉向電氣化；供給側也不再以化石燃料為主，而是轉變供給側結構，轉向以風光電等可再生能源為主體的供給。未來碳中和時期將由風光電等可再生電力占主導，其裝機容量可達電力系統總裝機容量的約80%，相應地由風光電提供的發電量則可占到總發電量的約60%。

　　

　　新型電力系統不單單意味著電源結構的改變，也并非簡單地將原有的火電等化石電源替換為風光電等可再生電力，而是整個電力系統的全面變革，“源儲網荷”各個方面都需要適應新型電力系統的發展要求（如圖2所示）。

　　1） 在電源側，新型電力系統將以風光電等可再生電力為主體，電源結構發生改變，數量由有限向海量轉變，分布特征由集中向集中與分散并存發展，現有的火電等基礎性電力將轉變為未來的調峰電力；風光電為主力的電源結構下對與風光電波動性相適應的靈活電源需求日益增長，各類儲能資源、靈活性調節資源成為關鍵。

　　

　　2） 在負荷側，全面電氣化一方面會帶來終端用電需求的進一步增長，另一方面終端將由單純負載轉變為集分布式發電、終端用電和調蓄于一體的復合體，負荷側有望從剛性變為具有一定調節能力的柔性終端。要發揮好建筑、電動汽車等電力終端用戶的作用，使得終端用戶能夠參與到與電力系統供給間的互動中來，降低新型電力系統中對儲能容量的要求，更好地滿足系統對靈活性調節資源的需求，助力解決電力系統供需不匹配問題，促進電力系統由傳統的“源隨荷動”轉變為“荷隨源動”，實現供需匹配。

　　

　　3） 在儲能側，要統籌規劃好電力系統中可用的儲能資源，既包含電源側、電網側的儲能資源，又可挖掘用戶側具有的儲能或等效儲能資源，并應對未來電力系統中各處儲能資源開展協調利用、協同起來發揮作用。電源側的儲能主要是用于應對風光電等可再生電力的波動性出力問題，電網側可調度的抽水蓄能、集中電池儲能等手段將成為支持電網系統穩定運行的重要手段，用戶側的分布式儲能或等效儲能資源則可廣泛調度起來實現用戶側柔性用電，促進“荷隨源動”。充分調動這些集中儲能、分布式儲能的能力來解決電力系統源、荷之間的不匹配問題。

　　

　　4） 在電網側，新型電力系統將呈現集中式大電網與分布式電網并存的格局。電網的職責發生轉變，由全力保障供電、滿足終端用電需求，轉變為調動系統中的電源側、儲能側、用戶側等來實現協同，共同完成電力系統的平衡、調節等任務。用戶側配電網將接入建筑、電動汽車等用戶側資源，用戶側更好地協同起來，參與與外部電力系統間的互動，而用戶側具有的靈活調節能力也將使得配電網更容易實現就地平衡。

　　

　　1.2、對空調系統的新要求　　

　　面對前面提及的新型電力系統構建所面臨的新需求，需要多方面的協同，不單單是電源側、電網側的轉變，而是要引導電力系統各環節全面地參與、促進新型電力系統的建成。負荷側（用戶側）要主動轉變，開發自身分布式可再生能源，并使得自身具備柔性用電能力，為向“荷隨源動”的轉變提供支撐。

　　

　　建筑是重要的終端用戶，在未來電力系統中將集成具有自身光伏等可再生能源生產、消費、調蓄多重功能，從單純負載變為靈活性可調節負載。建筑側具有的靈活性、等效儲能資源可主要包含空調系統（包含建筑本體）、電器設備及儲能電池（包含電動汽車可發揮的等效電池儲能功能）三大類。

　　

　　從建筑自身來看，空調系統是滿足建筑功能需求的重要組成，在滿足空調需求的基礎上，空調系統主要性能提升路徑包括降低冷熱負荷需求、提高系統能效、優化運行滿足變負荷和全工況需求等，以實現建筑空調系統的節能高效等目標。當空調系統作為新型電力系統中的重要用戶時，除了上述從建筑節能角度出發的技術路徑，還應當把空調系統放到整個電力系統的視角下進一步思考其定位和可發揮的作用（如圖3所示）。

　　結合新型電力系統的構建需求，空調系統需發揮的作用或需進一步作出的改變主要包括以下幾個方面。

　　

　　1） 需要空調系統在源側主動改變用能結構。在源側，需要供暖空調系統的冷熱源加快轉變為以電力為主驅動的冷熱源形式。除了北方集中供暖系統的熱源尋求各類余熱資源進行低碳化替代外，供暖空調系統中其余冷熱源方式均有望實現電氣化替代，例如當前部分仍以化石燃料驅動的制冷方式，就面臨電氣化替代的需求。熱泵方式已成為終端脫碳降碳的重要技術手段，各類應用場景下的熱泵設備也得到廣泛開發，例如供暖領域的空氣源熱泵、工業/醫院特殊場合需求的蒸汽熱泵等新型熱泵設備已成為此類場景下電氣化、降低其直接碳排放的重要支撐。

　　

　　2） 需要空調系統具備一定的儲能調節能力。空調系統是終端用能的重要組成，其具有的儲能或等效儲能能力是實現電力系統終端用戶可調節的重要基礎。空調系統各環節，包括冷熱源側（冷熱源機組）、輸配側（風機、水泵）、末端側等，均可具有一定的儲能能力（將在第3章深入討論）。空調系統的儲能或等效儲能能力，既包含建筑本體圍護結構等帶來的熱慣性，也包括末端環境控制參數可在一定范圍內波動變化帶來的調節潛力，例如夏季建筑空調室溫通常可在26 ℃±2 ℃范圍內波動，實際上就為電力系統靈活性調節、功率調節等提供了很好的等效儲能裕度。 

　　

　　3） 需要空調系統輔助消納風光電等可再生電力。既包括消納建筑自身的光電等可再生電力，也包括輔助電力系統來消納外部風光電等可再生電力。在消納建筑自身光電方面，從負荷特征來看，空調負荷與室外氣候間關聯性強，光伏空調、光儲空（光伏+空調+儲能聯合）等系統形式對于空調系統從自身出發來利用建筑自身光伏能源具有一定優勢，一些建筑中也單獨設置光伏熱泵來滿足冬季供暖需求；但需要注意的是，供暖空調僅在空調季節發揮作用，所配置的光伏需在非空調季尋求合理的應用方式，減少不必要的棄光。以火電為主力的電力系統通過供給側的確定性來應對負荷側的隨機性、不確定性；而風光電有顯著波動性，這就使得儲能、調節變得極其重要。空調系統具有一定的可調節性，有望通過自身的儲能如蓄冷、蓄熱或等效儲能能力來實現一定程度上的用能確定性，從而配合消納外部電力系統中的風光電電力，減少對電力系統另設儲能的需求。

　　

　　4） 需要空調系統能夠適應電力調節需求。電力系統供給側轉變為以風光電等可再生能源為主，源側呈現更多波動性特征，需要荷側能夠更好地匹配源側變化。當前電力系統中的需求側響應、虛擬電廠、電力交易等也越來越重視與用戶側的友好互動。空調是終端重要的可調節資源，例如空調負荷是夏季電力高峰的重要成因，削減空調尖峰用電對夏季電力負荷峰谷調節具有重要作用，常規空調系統中已有冰蓄冷、水蓄冷等方式適應電力系統的峰谷電價調節機制；北方冬季夜間風電出力高峰時需要有效的消納手段，而空氣源熱泵供暖方式則有望配合電力系統在夜間消納多余風電，并可充分利用建筑的熱慣性來滿足全天供暖需求，這種方式也有望成為電力系統調節的有效終端手段。一方面空調系統需要進一步挖掘自身的潛力來適應電力系統的調節需求，另一方面也需要未來新型電力系統能夠在調節指令上更好地引導空調系統參與到電力系統調節中。

　　

　　02、電力系統與空調系統的異與同

　　

　　空調系統與電力系統都是系統，都是為了滿足終端對于電力、冷熱等的需求，兩者之間具有一定的相似性，也具有一定的差異。從系統組成與環節構成來看，兩者均包含從供給側到需求側的多個環節，電力系統常用的“發、輸、配、用”與空調系統中的冷熱源、輸配、末端等環節實質上相對應；電力系統常說的“源、網、荷、儲”多個環節，也可與空調系統中的冷熱源、輸配管網、末端負荷、空調系統中的儲能（如蓄冷、蓄熱）等環節分別對應，如圖4所示。    

　　與空調系統相比，電力系統是更龐大、更復雜的系統，傳統的電力系統中利用有限個電源（如火電廠）應對海量用戶的電力需求，輸配電網可覆蓋非常廣袤的地域范圍，供給側與需求側之間的距離可達數百上千km，海量用戶的電力需求通過電力系統的集中調控來滿足，電網承擔著對電源集中統一調度、實時滿足用戶電力需求等重要任務，電力系統對穩定運行、安全可靠等的要求極高，對應的終端用戶一般也具有很高的保障度，電力保障要求更高的用戶還會考慮設置備用發電機組或蓄電池（如數據中心）等方式來進一步提高用電的可靠性和安全冗余。

　　

　　與電力系統相比，空調系統更多是就近解決冷熱需求和供應問題，并利用外部輸入的電力等驅動能源來制備熱量或提供熱量搬運的動力（如供冷實質上是熱量的搬運）。除了集中供熱系統在更大尺度如城市級解決熱力供需問題外，空調系統更多是針對單個房間、單個建筑或者單個區域的冷熱供應系統，通過有限個冷熱源機組來應對末端有限個用戶的冷熱需求，例如分體機為一個冷熱源對應一個末端房間需求，一座建筑的空調系統通常利用幾臺冷水機組來滿足末端數百或數千個房間的需求，源與荷之間的輸配距離通常在數m到數km，某種程度上更類似于孤網型電力系統。空調系統對末端的保障度要求一般不會非常嚴苛，除了一些熱環境控制參數嚴苛的場合如潔凈室需嚴格保證在允許的溫濕度范圍外，常見的建筑熱環境控制參數保障度要遠低于電力系統的實時功率平衡的高保障度要求。

　　

　　在新型電力系統建設需求下，電力系統與空調系統的異同產生了新的變化。新型電力系統不止是電源側結構轉變，還帶來了電源分布特征、終端側職能的轉變，終端用戶將兼具“源儲網荷”的多重特征，分布式光伏成為重要的分布式電源，用戶側分布式儲能或等效儲能也使得用戶側具有了電力儲存、調蓄的功能，如圖5所示。

　　新型電力系統這種集中式與分布式并存的轉變，與空調系統集中與分散相結合的系統方式也存在一定類似，例如在一些建筑或區域建筑中，其空調系統既包含集中冷熱源機組，也包含靠近末端的獨立熱泵機組或直膨機組等分散式冷熱源機組，整體呈現出一種集中與分散相結合的形式。空調系統的調節也可借由集中式機組和末端分布式的處理機組來共同完成。

　　

　　電力系統、空調系統兩者均嚴格遵循能量守恒定律，但實時能量平衡關系則會在新型電力系統發展趨勢下發生變化。傳統的電力系統是實時能量平衡，終端并不具有儲能能力；而空調系統所服務的末端通常具有一定慣性，供給與需求間并不需要嚴格的實時平衡。例如末端房間對熱環境控制具有一定慣性、柔性，室內溫濕度參數可在一定范圍內波動，供暖供冷時可利用房間熱慣性實現能量的錯峰、轉移。空調系統供給側與末端需求側之間并不需要實時平衡，而是可容忍一定的末端參數波動、可接受一定程度的柔性調節。

　　

　　原有的電力系統終端用戶無慣性，必須保證供需實時平衡，更重要的是系統中需要保證一定的轉動慣量來滿足調節需求；未來的新型電力系統，為了更好地適應風光電的波動特征而大幅增加了對儲能、靈活調節的需求，當供給側、電網側、末端用戶側均可能具有一定規模的儲能能力時，就具有了一定的慣性，不再需要供需實時平衡，而是可以有一定的供需不平衡，通過儲能手段、柔性調節來解決供需間的實時平衡問題。

　　

　　因而，電力系統與空調系統均是包含“源儲網荷”多環節、致力于實現供需關系匹配的系統，兩者間的相似和差異可從以下層面來認識（如圖6所示）。

　　1） 從服務保障對象來看，電力系統負荷側包含海量用戶，對負荷側用戶的保障度要求高，需要實時功率平衡；未來新型電力系統發展趨勢下，終端用戶可具備一定的儲能能力，有助于輔助實現系統供需匹配調節。而空調系統多是應對有限個末端的環境控制需求，通常允許一定的末端保障參數變化，為其自身的柔性調節提供了一定的裕度。

　　

　　2） 從安全穩定運行來看，電力系統保證安全穩定運行的要求極高，高可靠性、高保障度要求是電力系統的重要任務，新型電力系統呈現高比例可再生能源、高比例電力電子器件的雙高特征，對系統穩定運行提出了新要求。空調系統對穩定運行、保障度的要求遠低于電力系統，空調末端的可調節特點為系統提供了很好的調節緩沖裕量。

　　

　　3） 從平衡調節來看，傳統的電力系統通過對有限個電源的集中統一調度應對海量用戶的不確定性需求，發電用電實時平衡、對系統轉動慣量要求高；新型電力系統中電源結構比例、分布特點發生改變，電力系統集中供給與分布式微電網共存，系統缺少轉動慣量，需要各環節儲能和靈活調節資源補充，終端用戶成為可調型負載來適應新型電力系統的供需關系變化，終端側具有一定慣性，系統不再需要嚴格的實時平衡。這一變化與空調系統中集中與分散相結合的系統模式相近，并利用末端的可調節特征來更好地實現整個空調系統的供需關系調節。

　　

　　03、空調系統可發揮的作用　　

　　基于上述新型電力系統的構建需求及對空調系統提出的新要求，需重新審視空調系統可發揮的作用，以便更好地認識空調系統在新型電力系統中的定位和系統設計、運行模式。

　　

　　3.1空調系統各環節可利用的儲能調蓄資源　　

　　空調系統在末端側、源側等各環節均具有一定的可調能力，有望成為新型電力系統中重要的終端調蓄資源，需要從其具有的可調資源、調節能力等方面進行刻畫。空調系統中可利用的儲能、蓄能手段或方式如圖7所示，各環節具有的儲能或等效儲能資源、柔性調節能力主要包括以下方面。

　　1） 在冷熱源側，蓄冷蓄熱是常見的儲能方式，主要包括水蓄冷蓄熱、冰蓄冷等，在很多建筑中得到了很好應用。這種建筑側自發的蓄冷蓄熱方式，多是為了響應電網側的峰谷電價來獲得自身較好的經濟性，所配置的蓄能容量也多根據降低峰值負荷的比例、依照峰谷電價差獲得的運行收益等因素來綜合確定。與蓄電池方式（當前約1元/（W·h）甚至更高，未來有一定降低空間）相比，蓄冷方式在單位等效蓄存電量的投資成本上明顯較低（約0.1元/（W·h）），因而盡管蓄冷只能作為冷量蓄存手段（消耗電量釋放冷量），不能像蓄電池一樣實現蓄電放電，但其依然具有較好的經濟性優勢，是空調系統中冷熱源側進行儲能、實現系統柔性響應的最重要手段。

　　

　　2） 在輸配系統側，對于遠距離輸送冷熱水的管道，有研究分析了其具有的蓄能能力，其實質是利用管道中蓄存的冷熱水來實現一定的蓄能效果。輸配系統的風機、水泵可變頻運行，是實現柔性用能的有效手段。已有研究提出在風機、水泵變頻運行時導致輸送至末端的冷量變化也可使得末端環境參數維持在一定范圍內，例如水泵頻率由50Hz降至40、30Hz時，盡管水量減小，但供給冷量的降低幅度要顯著低于功率的降低幅度；風機盤管等末端降低風機運行頻率所導致的冷量降低幅度也要顯著低于功率降低幅度，這也就為通過調節風機、水泵的運行頻率來實現輸配能耗的柔性調節提供了重要基礎。但這一輸配系統的柔性調節能力需要與末端環境參數的保障需求相結合，在滿足末端環境參數控制需求、在其可允許的調節范圍內考慮調節風機、水泵的運行功率來實現柔性用能。

　　

　　3） 在末端側，既包含末端空氣處理機組中的各類風機，可通過風機的變頻運行來實現柔性用能，也包含根據室內環境控制參數的可調節范圍來實現一定程度的柔性用能調節。在室內環境控制參數層面，空調系統（包含新風處理環節）對應的室內環境參數通常為溫濕度、CO2濃度，系統設計中多考慮根據確定的設定指標進行負荷計算、設備選型，例如設計中溫度按照26℃計算，相對濕度按照60%取值，新風量指標以CO2體積分數1000×10-6為控制標準選取（如圖8所示）。而實際上，空調系統所服務的末端環境參數均可在一定范圍內變化，例如實際中室內溫度可在26℃±2℃甚至更大的范圍內變化，相對濕度則可在60%±10%左右的范圍內變化；只有一些對室內溫濕度要求嚴苛的場合，如潔凈室，其溫濕度的波動幅度才在±1℃、±5%的水平；室內CO2體積分數也可在一定范圍內波動，并非要求恒定在1000×10-6。這樣，實際上室內環境控制參數的可變動特征就帶來了一定的等效蓄能儲能能力。在一些利用空調系統開展的用戶側需求響應調節中，通過設置室內溫度達到控制上限、甚至短時間關閉空調系統維持室內溫度在一定范圍內等方式，可以獲得很好的短時功率響應能力。此外，當空調系統中對應多個不同的末端房間時，不同房間的溫濕度也會存在一定差異，并非所有房間均保持在同一溫度，這種不同房間、不同末端受控環境之間的非均勻參數分布，也會帶來一定的可調節空間。冷熱源機組的運行，亦可根據末端環境參數的可調節性來實現柔性用能，例如對機場航站樓的模擬計算表明，這類場合存在多區域末端、多區域的室內溫度可調節范圍，為集中冷源供冷提供了可觀的調節能力，通過提前供冷、錯峰供冷等方式可實現20%左右的峰值負荷柔性調節和小時級的能量遷移，相當于獲得了很大的蓄能能力。

　　4） 新風處理過程是否具有柔性調節能力？除了上述溫濕度控制參數帶來的等效調節能力，新風處理是空調系統中重要的負荷來源和能耗構成，這一過程是否也具有一定的儲能能力或調節潛力呢？從新風處理過程的保障目標來看，室內允許的CO2體積分數實質上也可在一定范圍內波動，例如（800~1 200）×10-6，新風的供給可以結合這一保證目標的靈活性來實現柔性供應，在一定時間內也可以實現新風供給過程的柔性調節。例如在保障末端環境CO2濃度水平的基礎上，一些空調系統中已采用新風機組間歇運行的模式，而這一運行模式也可以與柔性用能的需求相適應，考慮柔性用能的指令來進一步調節新風機組的運行模式，使得新風負荷能夠在保障末端CO2濃度控制水平的基礎上也成為一種可調節的柔性負荷。

　　

　　5） 建筑本體/圍護結構也是具有一定蓄能效果的重要環節，與空調系統結合能夠發揮一定的等效儲能效果，通過被動方式與主動系統結合來增加建筑的柔性用能能力。提前供冷、預冷或預熱等方式即是通過充分發揮圍護結構的蓄能作用來實現用能的柔性調節，例如混凝土型輻射地板，可利用其熱慣性實現小時級的熱量轉移、蓄存釋放；利用熱泵方式消納夜間風電的研究，也是利用供暖過程的圍護結構熱慣性來有效應對電力系統的峰谷調節需求。

　　

　　3.2空調系統可發揮的等效儲能能力　　

　　以等效電池刻畫方法為基礎，對空調系統中可利用的儲能資源也可定義出其具有的等效功率（包含等效充電功率和等效放電功率）、儲能容量、調節時間T等，來描述其在新型電力系統中的可調節特征，常見的供冷供暖工況下空調系統的可調節特征如圖9所示。

　　1） 在供冷工況下，空調系統的等效充放電功率、儲能容量與系統規模、是否設置蓄冷等密切相關（如圖9a所示）。以安裝分體機的單個房間為例，其功率調節能力僅在0.1~1.0kW量級，調節響應時間多在10 min級別；多聯式空調機組的功率調節能力較大，可在1~10kW量級，調節響應時間與分體空調相似；集中空調系統則可實現更大的功率調節能力，大型建筑設置的集中空調系統規模大，通過有效的調節（利用末端環境參數的可調性、建筑本體的蓄冷能力等）可應對電力需求響應下的用戶側功率調節指令，實現半小時至小時時間尺度上的能量轉移調節；集中空調系統設置蓄冷方式后可以實現更長的小時時間尺度上的調節功率、時間響應，例如設置水蓄冷、冰蓄冷的空調系統，其等效充電功率可達MW級別，對應的等效儲能容量亦可達MW·h級別，蓄冷空調系統可實現數小時尺度上的電力調節響應。

　　

　　2） 在供暖工況下，不同供暖空調系統體現出的可調節能力也有顯著差別（如圖9b所示），其調節特征主要受到建筑本體蓄熱能力、系統中供暖末端方式及是否設置蓄熱手段等因素的影響。不同供暖末端方式對其等效儲能能力有顯著影響：采用熱風方式的供暖末端，通常等效的功率調節時間僅在10~30min左右；采用散熱器供暖末端方式的系統，其對應的功率調節響應時間可在小時尺度；輻射地板供暖的系統（混凝土型）、采用TABS（thermally activated building system）系統的方式可達數小時至10 h尺度的調節響應時間。一些設置蓄熱的供暖空調系統，利用其熱源側具有的蓄能能力，可發揮數小時級的調節響應能力。

　　

　　這樣，不同方式的空調系統可整體上視為某種具有能量蓄存和釋放能力的等效電池，更便于從電力系統調節需求角度來認識空調系統的可調節特征。

　　

　　3.3應對新要求——從系統設計到運行使用模式　　

　　空調系統各部分能源需求如何有效與柔性用能目標相結合，在滿足空調使用需求的基礎上如何實現更好的柔性用能調節來適應電力系統的調節需求，仍是亟待深入研究的問題。

　　

　　1） 在任務目標上，面對新型電力系統的建設需求，空調系統應主動轉變成為電力系統中的友好用戶，充分發揮自身可利用的柔性調節資源，實現終端用戶側的柔性用能，以自身用能的更加確定性來應對新型電力系統下供給側的不確定性。傳統的空調系統以保障末端環境控制參數需求、實現系統節能高效運行等為目標，當綜合考慮實現柔性用能的目標時，空調系統需要在完成基本保障任務的基礎上再考慮其可調節能力和柔性用能潛力，將柔性用能、降低用能碳排放等作為新的目標納入系統設計、運行中，實現多目標下的系統合理構建和運行。

　　

　　2） 在系統設計上，除了保障系統基本功能外，也應當充分考慮系統可發揮的柔性調節作用來配置合理的儲能容量、負荷靈活性調節措施。例如冰蓄冷、水蓄冷等方式在選取系統合理容量時，是根據峰谷電價、空調負荷特點來綜合考慮適宜的蓄存容量，而當從作為新型電力系統中有效的調蓄手段出發時，蓄冷容量應如何選取？所對應的目標可能就變為充分消納建筑自身的分布式光伏、更好地消納外部風光電等可再生電力，設計中的容量選取也應當結合上述目標來作為重要出發點，通過蓄冷手段來作為末端空調負荷需求與電力系統供給波動特點之間的解耦手段。

　　

　　3） 在運行使用模式上，原有的運行使用模式多從保障末端熱環境控制需求、提高空調系統能效水平及降低空調能耗等方面出發，而當將空調系統作為整個電力系統中的重要環節時，其運行使用模式也應當做出適應性調整。例如，室內溫濕度的控制可以與柔性用電的需求相結合，通過多區域溫度控制的柔性響應來獲得一定的柔性用能效果；新風供給過程可以與室內CO2濃度的變化緊密結合，也可根據柔性用能的需求來實現柔性調節、間歇化運行；協調空調系統中的冷熱源、輸配水泵風機、各類末端處理機組等共同實現柔性用能的效果，還需要適宜的運行策略支持。

　　

　　以空調系統中常見的冰蓄冷、水蓄冷系統為例，從空調系統視角出發和從新型電力系統需求出發時，對其功能、作用有不一樣的認識（如圖10所示），當以成為電力系統柔性用戶為目標時，蓄冷系統設計容量、系統配置、運行模式等均會產生變化。在容量設計、系統配置上，需要以反映電力系統供給側波動特點的指標（可為峰谷電價、碳排放因子等指標）為依據來確定合理的蓄冷容量，例如當消納多余的日間光電時，可將夜間的負荷轉移至日間進行蓄冷、消納多余光電，此時轉變為根據夜間空調負荷需求來確定蓄冷容量。系統運行模式上也會發生轉變：在原有運行模式下，蓄冷系統的運行主要以適應峰谷電價為主，多在夜間蓄冷、日間釋冷來應對日間電價高峰時段需求；在未來風光電為主的電力系統中，日間光伏等電力較多、需要空調系統及時消納富余光電時，就可能需要在日間開啟蓄冷、消納自身或外部電網中多余的光伏電力，而此時通常正值空調系統中末端負荷的高峰，建筑自身空調負荷需求也較高，如何適應這種末端處于供冷高峰、外部風光電需要及時消納的新需求？此時既要運行基載冷水機組為末端供冷，又要運行蓄冷冷水機組來蓄存冷量、消納富余可再生電力，從而可以更充分發揮空調系統的柔性用電能力。

　　04、總結 　　

　　構建以新能源為主體的新型電力系統是實現“雙碳”目標的關鍵，這一過程需要推動“源儲網荷”協同，需要充分發揮建筑等用戶側具有的儲能能力、靈活調節能力。空調系統是建筑等用戶側最重要的儲能手段、可調節能力之一，面向新型電力系統的構建需求，空調系統在滿足自身功能需求的基礎上，需要進一步思考其可發揮的作用：從新型電力系統對空調系統的新要求來看，空調系統需要在單純滿足末端需求、節能高效的目標基礎上，進一步實現自身“源儲荷”側的適應性改變，在冷熱源側轉變為以全面電氣化為主的能源結構，在空調系統整體層面應當發揮各類空調系統的靈活性、柔性調節能力；從空調系統可在新型電力系統中發揮的作用來看，空調系統的末端側、冷熱源側均可有望發揮可觀的調節能力，在滿足末端冷熱調節需求的基礎上，將空調系統的用電特征更好地與新型電力系統的供給側特征相匹配，使得空調系統成為新型電力系統的友好型終端用戶。

　　

　　新型電力系統的構建過程帶來了電力供給側的結構性變化，與之相適應的空調系統設計、運行模式等均會發生改變，也需要在構建新型電力系統過程中更好地協調利用終端側的靈活性、柔性響應能力。目前相關研究與實踐尚處于探索階段，仍需在多方面開展持續深入研究：需要對空調系統中各環節的可調能力進一步挖掘，對其轉換為靈活可調負載后的特征、在整個新型電力系統中的作用進一步深入認識，對空調系統在適應新型電力系統發展和調節需求下的系統設計方法、運行模式等提出更合理的解決方案，以便更好地發揮空調系統作為終端可調負載的重要作用、助力新型電力系統建設。