【產(chǎn)通社，2月28日訊】清華大學(xué)新聞中心（Tsinghua University News Center）官網(wǎng)消息，在全球氣候危機(jī)日益嚴(yán)峻的背景下，傳統(tǒng)能源系統(tǒng)正面臨前所未有的變革挑戰(zhàn)。當(dāng)前的能源解決方案多聚焦于大規(guī)模電力系統(tǒng)、區(qū)域電網(wǎng)及終端設(shè)備，而個(gè)體層面的能源管理尚未得到充分探索，一方面是由于現(xiàn)有的個(gè)人減碳技術(shù)尚未成熟（例如人體能量采集效率較低），另一方面則源于低碳行為與個(gè)體需求之間的優(yōu)先級存在偏差，導(dǎo)致個(gè)人減碳潛力被嚴(yán)重低估。為突破這一瓶頸，清華大學(xué)深圳國際研究生院張璇團(tuán)隊(duì)提出了“人體電網(wǎng)”（Body Grid）概念，并研發(fā)出首套“人體電網(wǎng)”原型系統(tǒng)，構(gòu)建了能量流與信息流融合的能源管理框架，旨在通過集成可穿戴設(shè)備、電路與信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高效能源協(xié)同與個(gè)體舒適度的雙重提升。

該系統(tǒng)以智能服飾為載體，通過柔性光伏、智能儲能及可調(diào)控負(fù)載等裝置，實(shí)現(xiàn)了個(gè)體級能量的自適應(yīng)調(diào)配。團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地采用了需求導(dǎo)向型能量管理策略（Need-oriented,EMS），能夠根據(jù)穿戴者的動(dòng)態(tài)需求優(yōu)化設(shè)備協(xié)同，大幅提高能效與舒適性。戶外實(shí)驗(yàn)表明，“人體電網(wǎng)”不僅有效延長了設(shè)備續(xù)航時(shí)間，還能根據(jù)個(gè)性化需求及可再生能源供應(yīng)靈活調(diào)整運(yùn)行策略。

在探索“人體電網(wǎng)”與室內(nèi)設(shè)備協(xié)同工作的機(jī)制方面，張璇團(tuán)隊(duì)也取得了顯著成果。以室內(nèi)供暖為例，通過縮小溫控區(qū)域，“人體電網(wǎng)”在確保穿戴者舒適體驗(yàn)的同時(shí)顯著降低了能源消耗，并能與建筑供暖設(shè)備聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行，適應(yīng)多變環(huán)境，保障人體安全。當(dāng)室溫較低時(shí)，供暖系統(tǒng)提供基礎(chǔ)制熱，而“人體電網(wǎng)”則提供局部加熱，從而實(shí)現(xiàn)了能源分配的最優(yōu)化。

團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步研究了“人體電網(wǎng)”在多人房間（如辦公環(huán)境）中的應(yīng)用，并進(jìn)行了建筑級別的能耗模擬。研究顯示，相比僅使用空調(diào)供暖，“人體電網(wǎng)”的協(xié)同策略可減少61.0%的能耗，降低57.5%的電費(fèi)支出。這一發(fā)現(xiàn)充分說明了“人體電網(wǎng)”在樓宇中具有顯著的節(jié)能潛力，尤其是在非全負(fù)荷辦公環(huán)境（如人數(shù)不飽和的樓宇中）。

基于全球建筑能耗模型的實(shí)驗(yàn)，張璇團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，“人體電網(wǎng)”在各類氣候條件下均能有效降低制冷與供暖需求，每年可節(jié)省約6611TWh電力，約占全球建筑暖通電力消耗的50%。這一發(fā)現(xiàn)為應(yīng)對全球能源危機(jī)與碳減排提供了全新路徑。若進(jìn)一步提升“人體電網(wǎng)”的供暖或制冷設(shè)備性能（降低或升高服務(wù)閾值），其節(jié)能效果將更為突出。

在探討“人體電網(wǎng)”在能源市場的應(yīng)用前景時(shí)，張璇團(tuán)隊(duì)提出了個(gè)體能源交易、峰谷電價(jià)響應(yīng)及碳補(bǔ)償?shù)燃?lì)機(jī)制，旨在鼓勵(lì)用戶積極參與低碳行動(dòng)，同時(shí)為電網(wǎng)提供更多靈活負(fù)荷。這一創(chuàng)新成果不僅為個(gè)體能源管理提供了新的思路，也為全球能效提升與碳減排事業(yè)注入了新的活力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，“人體電網(wǎng)”有望成為未來能源系統(tǒng)的重要組成部分。

相關(guān)研究成果以“基于人體電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能效提升與碳減排”（Energy efficiency and carbon savings via a body grid）為題，于2月18日發(fā)表于《自然》（Nature）雜志旗下《通信工程》（Communications Engineering）上。

清華大學(xué)深圳國際研究生院2020級博士生許嘉禾、張璇副教授與加州大學(xué)伯克利分校丹尼爾·科曼（Daniel Kammen）教授為論文共同第一作者，清華大學(xué)/太原理工大學(xué)孫宏斌教授為論文通訊作者。論文合作者包括清華大學(xué)電機(jī)系郭慶來教授、清華大學(xué)深圳國際研究生院博士生李代猛、孫崇博、程銘、陶晟宇，以及清華大學(xué)建筑學(xué)院碩士生王嘉豪等。研究得到山西省能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、國家自然科學(xué)基金、美團(tuán)學(xué)者項(xiàng)目的支持。

查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站http://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/117208.htm，以及https://doi.org/10.1038/s44172-025-00366-w。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）