“光儲直柔”建筑是啥建筑？

 

“光”和“儲”分別指分布式光伏和分布式儲能，作為建筑配用電系統重要組成部分；“直”指建筑配用電網的形式發生改變，從傳統的交流配電網改為采用低壓直流配電網；“柔”則是指建筑用電設備應具備可中斷、可調節的能力，使建筑用電需求從剛性轉變為柔性。

 

日常生活中用的電都是交流電，而光伏等可再生能源發出來的電為直流電，常見的光伏建筑都會安裝逆變器，以便將直流電轉變為交流電，供日常使用。轉換過程中，就會造成電量的損失。所以與常規光伏建筑相比，光伏直流建筑具備電能利用率高(提高6-8%)、節能優勢明顯、設備投資少，投資回收期短(省去逆變、變壓等設備，節省設備初投資約10%)等優勢。而且建筑上應用直流配電，可獲得顯著改善系統性能，安全性顯著提高，電源品質提高等優勢。

 

分析“光儲直柔”建筑對于城市電網的作用，有以下幾項內容：

 

1）削減夏季空調負荷峰值：空調是導致夏季負荷峰值的主要原因之一。如果能夠充分挖掘空調系統的靈活性，一方面配置蓄冷、蓄冰、蓄電等儲能設施，另一方面結合建筑的用能需求和負荷特性優化空調的運行調度策略，則有可能大幅降低夏季空調的負荷峰值。

 

2）緩解電網增容壓力：電力負荷增容快的原因一方面是空調等建筑用電負荷的增長，另一方面是電動汽車的數量增長。光儲直柔建筑電能不僅可為室內所用，還可以連接鄰近停車場的充電樁。深圳市電網曾經有過計算，假設延續近年增速到“十四五”末期深圳市建筑用電峰值負荷達2 500萬kW，如果通過發展“光儲直柔”新型建筑配用電系統削減50%的建筑用電峰值，則可以減小電網投資50億~60億元。

 

3）增強電網供電可靠性：在用戶側增加分布式電源，利用直流微電網接入簡單、調控靈活的優勢，能夠有效地提升用電的可靠性，并且配合峰谷電價、需求響應等激勵政策，還能夠降低用戶的用電成本。發展“光儲直柔”新型建筑配用電系統，充分利用兩部制電價和峰谷電價差，可從用戶側進一步降低用能費用。

 

光儲直柔碳中和技術想象空間大，應用場景以及空間非常巨大。中國建筑旗下子公司中建科技集團投入大量科研經費、與清華大學成立“未來城市聯合實驗室”共同研究“光儲直柔”核心技術，并形成多項代表性示范工程。“光儲直柔”技術包括光伏發電、直流配電、雙向充電、柔性控制四個階段的一種新型能源技術，初步預計或可為建筑運行減碳約25%。

 

典型的“光儲直柔”建筑

 

早在今年年初，一座三星級綠色建筑和超低能耗建筑完工了，這就是同煤集團雙創中心。而這座建筑就采用了光伏建筑一體化及交直流智能微網技術，使用了嘉盛光電的產品。
 

 

項目總用地面積15281平方米，總建筑面積28244.65平方米，主要包括光伏建筑一體化系統480千瓦、750伏直流母線微網系統500千瓦、鋰電儲能系統500度電以及交直流充電樁20臺。

 

同煤集團雙創中心建筑外表面是發展光伏的重要資源，應充分開發利用，在建筑上使用“光、儲、直、柔"新型配電方式，有利于接納自身光伏和外來風電光電，是今后建筑配電的發展方向。

 

與其他光伏建筑相比，同煤雙創中心最大的特點是，該建筑是我國首座也是規模最大的光伏直流微網建筑，對于推動直流微網在城市建筑中的應用具有十分重要的示范意義。

 

不止是城市，農村也可推廣

 

清華大學教授、建筑環境工程專家江億院士是“光儲直柔”技術的主要推動者之一。他在接受采訪時表示，發展新型主動式的智能充電樁系統，所有居住小區的車位都應實現一位一樁，這樣既能解決發展新能源電池的汽車的問題，又能解決新型電力系統建設的問題。而“光儲直柔”建筑在此有巨大潛力。

 

江億說：“我們做過很多仿真分析，一座大樓里有 280kW 的光伏電池，可以連接 100 個充電樁，供 100 輛車使用。按照這種模式可以有效消納光伏電力，除個別冬天的光電不足外，其他時候都能滿足車的需求，并且有效消納了光伏電力。”

 

江億表示，“光儲直柔”不僅僅可以用在城市，農村也可以大力推廣。“光儲直柔”建筑配電在城市的“光儲直柔”和農村的發展模式不太一樣，一個是消納風電光電，另一個則是解決自身用能的同時產出更多的電反送到電網，這是城鄉的區別。

 

按照現在對農村房屋現狀的調查統計，只要把現有屋頂的閑置空間都充分利用，安裝光伏，不僅可以解決農民的生活用能（包括炊事、采暖）、生產用能（電動拖拉機、電動水泵和其它農機）、交通用能，還可以有一部分電用來發電上網，成為農村新的經濟收入。江億院士以“光儲直柔”試點之一的山西省芮城縣為例，這一技術在全縣建成主動式充電樁網絡，然后實現車和農機具的電氣化，再通過它來消納自身的風電、光電。“無論是縣城還是大城市，都是根據其不同的特點進行不同的布局安排。”