“光儲(chǔ)直柔”建筑長什么樣?
發(fā)布時(shí)間：2023-04-23
【賽普瑞電氣】“讓房子變成大型充電寶”，這個(gè)帶有科幻色彩的想象場景正走入現(xiàn)實(shí)。
碳排放減少近一半，一年節(jié)約10萬度電，但置身其中，使用者卻覺察不到任何改變。這是全球首個(gè)運(yùn)行中的“光儲(chǔ)直柔”建筑——深汕特別合作區(qū)中建綠色產(chǎn)業(yè)園辦公樓運(yùn)行一年多來的“成績單”。
“不因節(jié)能降碳而降低使用體驗(yàn)，這正是我們所希望的”，中建科技集團(tuán)有限公司綠色發(fā)展研究中心總經(jīng)理齊賀對(duì)中新網(wǎng)記者說。2021年5月，齊賀和他的團(tuán)隊(duì)主持建造的深汕特別合作區(qū)中建綠色產(chǎn)業(yè)園辦公樓投入運(yùn)營，“光儲(chǔ)直柔”真正從紙面進(jìn)入現(xiàn)實(shí)。
2021年10月，國務(wù)院發(fā)布的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》明確指出，提高建筑終端電氣化水平，建設(shè)集光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲(chǔ)直柔”建筑。
隨后，北京、上海、江蘇等地發(fā)展規(guī)劃中均提出要探索建設(shè)“光儲(chǔ)直柔”建筑。齊賀透露，目前全國估計(jì)已有百余項(xiàng)試點(diǎn)示范工程不同程度地應(yīng)用了“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)。“光儲(chǔ)直柔”可能成為未來建筑的發(fā)展方向。
“光儲(chǔ)直柔”建筑長什么樣?
何謂“光儲(chǔ)直柔”?“光”是指在建筑物表面安裝太陽能光伏系統(tǒng);“儲(chǔ)”是在建筑內(nèi)布置分布式蓄電以及利用智能充電樁、電動(dòng)汽車等，使建筑成為一個(gè)儲(chǔ)能場所;“直”是指建筑內(nèi)部采用直流配電;“柔”是指使建筑用電系統(tǒng)成為電網(wǎng)的柔性負(fù)載。
以中建綠色產(chǎn)業(yè)園辦公樓為例，齊賀介紹，400多平方米的屋頂鋪設(shè)了大量太陽能光伏發(fā)電裝置，年平均發(fā)電量超6萬度，可以為建筑提供近三分之一的正常辦公所需電量。
儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，在建筑的周圍建設(shè)儲(chǔ)能電池、雙向充電樁兩種“充電寶”來儲(chǔ)存白天建筑用不完的光伏發(fā)電，同時(shí)也在沒有光伏發(fā)電時(shí)向建筑供電。整個(gè)辦公區(qū)域采用低壓直流配電系統(tǒng)，電壓在48V以下;空間里的辦公設(shè)備、電器，比如熱水壺、空調(diào)、照明等，都配備了直流柔性電器。通過直流配電，預(yù)計(jì)可以減少交直轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)造成的約6%-8%的電量損失。
其他地區(qū)的“光儲(chǔ)直柔”示范項(xiàng)目也采用類似的模式。去年12月份，位于北京城市副中心文化旅游區(qū)的環(huán)球供電服務(wù)中心營業(yè)廳建成投運(yùn)，這是北京市首個(gè)“光儲(chǔ)直柔”零碳營業(yè)廳。國網(wǎng)北京通州供電公司環(huán)球供電服務(wù)中心主任胡寶玉在接受中新網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，營業(yè)廳屋頂安裝了太陽能光伏板，每年可發(fā)電18萬千瓦時(shí)，正常天氣下可完全滿足營業(yè)廳的用電需求，相當(dāng)于減少二氧化碳排放140噸。
同時(shí)，胡寶玉說，營業(yè)廳安裝了磷酸鐵鋰電池作為儲(chǔ)能裝置，光伏所發(fā)電量自發(fā)自用、余電儲(chǔ)存，該營業(yè)廳用能100%采用綠電。營業(yè)廳內(nèi)設(shè)置了“光儲(chǔ)直柔”體驗(yàn)區(qū)，用戶可以了解建筑的實(shí)時(shí)用能信息，還能體驗(yàn)綠色高效的直流用電場景。據(jù)預(yù)估，該營業(yè)廳用能效率較傳統(tǒng)營業(yè)廳可提高近20%。
這種特殊“充電寶”不簡單
在“光儲(chǔ)直柔”概念首倡者、中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億看來，“光”“儲(chǔ)”“直”“柔”當(dāng)中，最核心最關(guān)鍵的部分就在于“柔”。江億在接受中新網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，現(xiàn)在的電力系統(tǒng)完全靠電源側(cè)的調(diào)節(jié)、調(diào)度來滿足終端用電的各種需求。但是未來，當(dāng)大比例的風(fēng)電、光電產(chǎn)生之后，由于它們是不穩(wěn)定的、間歇性的，電源端集中的調(diào)節(jié)能力就不夠了，集中儲(chǔ)能的量也跟不上，這會(huì)給電力系統(tǒng)帶來巨大沖擊。所以，做好新能源的消納，應(yīng)對(duì)大比例風(fēng)電光電的隨機(jī)變化，就得靠用電側(cè)。
江億指出，要實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，2050年前后，我國風(fēng)電光電的裝機(jī)容量會(huì)占到電力總裝機(jī)容量的80%以上。“這個(gè)量非常大”，江億表示，因此將建筑物變成“充電寶”，能夠柔性用電，發(fā)揮調(diào)節(jié)和儲(chǔ)能的功能，有望破解電力系統(tǒng)的難題，這也是設(shè)計(jì)發(fā)展“光儲(chǔ)直柔”的目的。
江億指出，風(fēng)光電的發(fā)展符合摩爾定律，近年來，其成本大幅下降。安裝發(fā)展風(fēng)、光電的瓶頸已不是設(shè)備太貴——它們比煤電還便宜，真正的問題在于其不能隨意調(diào)節(jié)。江億表示，這些年，全社會(huì)發(fā)展風(fēng)光電的積極性很高，但在具體操作中，總量增長是被嚴(yán)格控制的，不然多出來的新能源消納不了，就會(huì)出現(xiàn)“棄風(fēng)”“棄光”。換句話說，有多大相應(yīng)容量的儲(chǔ)能或者靈活用電的手段，才能配多大的風(fēng)光電。讓建筑物變成“充電寶”，就能夠?yàn)橛行Ы邮?、消納風(fēng)光電提供一個(gè)出口。
在江億看來，未來“光儲(chǔ)直柔”并不一定要四個(gè)方面都做到，即便只是通過建筑供配電網(wǎng)絡(luò)，調(diào)動(dòng)停車場的充電樁，對(duì)這充電樁進(jìn)行有序智能充放電，也能起到一定的柔性作用。以此計(jì)算，全國大多數(shù)的建筑都可以發(fā)展成為不同程度的“光儲(chǔ)直柔”建筑。
不過，他也提醒，在大規(guī)模發(fā)展“光儲(chǔ)直柔”建筑之前，還必須配套相應(yīng)的電力政策機(jī)制，不能光靠電價(jià)去當(dāng)“指揮棒”。他建議，建立一種動(dòng)態(tài)電力碳排放責(zé)任因子，根據(jù)實(shí)時(shí)的供需關(guān)系計(jì)算出消耗一度電所對(duì)應(yīng)的二氧化碳排放責(zé)任，由電網(wǎng)進(jìn)行總調(diào)度，實(shí)時(shí)發(fā)布這一數(shù)據(jù)。當(dāng)“光儲(chǔ)直柔”建筑接收到這一數(shù)據(jù)后，可以實(shí)時(shí)調(diào)整用電模式。
推開未來社會(huì)大門
齊賀認(rèn)為，發(fā)展“光儲(chǔ)直柔”建筑能帶動(dòng)儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)也能推動(dòng)直流電器開發(fā)，帶動(dòng)家電產(chǎn)業(yè)的變革，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義很大。
例如：“光儲(chǔ)直柔”建筑配備的儲(chǔ)能電池可以使用從電動(dòng)汽車淘汰下來的舊電池，這樣可以大幅降低成本，也可以實(shí)現(xiàn)電池的梯級(jí)利用。對(duì)普通私家車來說，10-20年的行駛還遠(yuǎn)達(dá)不到電池的使用壽命，將其用在建筑上是非常好的資源再利用。
電動(dòng)車本身也能成為新型電網(wǎng)的重要儲(chǔ)能終端。江億指出，到2050年，預(yù)計(jì)全國范圍內(nèi)私家車至少有3億輛。如果這些電動(dòng)車都能通過充電樁接入柔性的電力系統(tǒng)，通過動(dòng)態(tài)碳排放責(zé)任因子的信息來確定什么時(shí)候充電，什么時(shí)候放電，它們就能在未來風(fēng)光電的發(fā)展中起到相當(dāng)大的作用。
除了“柔”之外，“光儲(chǔ)直柔”中的“直”也可能意味著未來用電方式的全面改變。目前家庭用電和絕大部分工業(yè)用電都是交流電。江億說，電力電子技術(shù)的發(fā)展升級(jí)，已經(jīng)為全面直流化打通了道路。未來，家庭、建筑中的所有電氣設(shè)備都可以直接使用直流電。當(dāng)交流電變?yōu)橹绷麟娭?，電氣設(shè)備會(huì)再提升一個(gè)臺(tái)階，更加簡化、效率更高、性能更好。
這一變化也會(huì)為包括家電、建筑電器等在內(nèi)的設(shè)備產(chǎn)業(yè)帶來巨大的增長空間，相關(guān)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到2萬億至3萬億元。
齊賀透露，他和團(tuán)隊(duì)還完成了中建綠色產(chǎn)業(yè)園內(nèi)4個(gè)工廠的“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)改造，預(yù)計(jì)今年5月份投入運(yùn)營，屆時(shí)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)園將成為零碳園區(qū)。除此之外，他也在上海、安徽、廣州等地推動(dòng)一批“光儲(chǔ)直柔”示范項(xiàng)目。
他提醒，雖然“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)形成一定的成熟度，但整體上還處于試點(diǎn)、起步階段，在光伏與建筑設(shè)計(jì)融合度、電化學(xué)儲(chǔ)能安全隱患、柔性用電技術(shù)成熟度等方面仍然存在局限性，距離達(dá)到大規(guī)模推廣應(yīng)用的技術(shù)條件還有一定的差距。“光儲(chǔ)直柔”不能“跑偏”，如果只有“光儲(chǔ)直”，沒有柔性控制，那么儲(chǔ)能利用效率就不會(huì)太高，整個(gè)項(xiàng)目的性價(jià)比也會(huì)大打折扣。(完)
原文來自：中國新聞網(wǎng)作者：龐無忌，由開關(guān)柜除濕器廠家賽普瑞電氣轉(zhuǎn)發(fā)。