2021年10月，國務院發(fā)布的《2030年前碳達峰行動方案》明確指出，要提高建筑終端電氣化水平，建設集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。據直流建筑聯盟發(fā)布的《直流建筑發(fā)展路線圖2020～2030》預測，到2030年“光儲直柔”相關產業(yè)年產值將達到7000億元，預計帶動3.6萬億新興產業(yè)發(fā)展。然而，“光儲直柔”建筑發(fā)展現狀如何？還存在哪些需要突破的瓶頸？對新型電力系統(tǒng)的運行調節(jié)有何助益……
在12月1日舉行的施耐德電氣武漢光儲直柔示范基地落成儀式上，來自華南理工大學建筑設計研究院有限公司-建筑設計三院電氣副總工程師莫理莉，南方電網電力科技股份有限公司新能源與儲能事業(yè)部陳銳，上海固特安能捷低碳科技有限公司CEO紀文軒以及施耐德電氣能源管理低壓業(yè)務中國區(qū)戰(zhàn)略和創(chuàng)新孵化團隊負責人侯正，共同聚焦新型電力系統(tǒng)下的“光儲直柔”話題，深入探討電力系統(tǒng)發(fā)展新形勢、光儲直柔技術的應用場景、優(yōu)勢、挑戰(zhàn)和未來發(fā)展前景。
建筑行業(yè)亟待減碳，新型電力系統(tǒng)呼喚柔性負荷
建筑行業(yè)是碳排放“大戶”。
“建筑行業(yè)全生命周期的碳排放總量約占中國年碳排放總量的50%，其中，建材生產環(huán)節(jié)占比約28%，建筑用能環(huán)節(jié)占比約21%，施工階段占比較少，約1%?！鄙虾９烫匕材芙莸吞伎萍加邢薰綜EO紀文軒給出這樣一組數據，足見建筑減碳的必要性。
隨著城鎮(zhèn)化推進和產業(yè)結構深度調整，人們生活水平不斷提升，城鄉(xiāng)建設領域消耗一次和二次能源碳排放量還將持續(xù)增長，占比也將逐步提高。紀文軒認為：“建筑本身是我們生產生活的主要空間載體，而生產生活方式的改變，其實也是人類理念和行為的轉變。所以，綠色化的建筑環(huán)境、建筑設施，可以對人的心理和行為產生積極的影響?！?/span>
可見，建筑領域的減碳行動刻不容緩、勢在必行。
“光儲直柔建筑是深受電網歡迎的柔性負荷?！蹦戏诫娋W電力科技股份有限公司新能源與儲能事業(yè)部陳銳表示，光儲直柔系統(tǒng)將樓宇與光伏、儲能、充電樁等新型直流負載組合成一個直流微網，實現負荷的可調可控，由此可以為電網減負，保障電網的穩(wěn)定性。光儲柔性建筑兼具發(fā)電、儲能、調節(jié)、用電等功能，不再是傳統(tǒng)意義上的用電負荷。
“我認為，目前影響新型電力系統(tǒng)最關鍵的問題，還是如何去發(fā)掘新技術，光儲直柔就是一個很好的新技術，可以適應新型電力系統(tǒng)加速構建帶來的新趨勢?！标愪J說道。
“光儲直柔”中的“直”指的是直流配電。直流配電系統(tǒng)以其具備高效接入分布式電源、儲能與直流（或變頻類）負荷的優(yōu)勢，近幾年得到建筑電氣行業(yè)的廣泛關注。相關研究指出，直流配電系統(tǒng)不僅在能效總體水平上優(yōu)于交流，且光伏組件的轉換效率也得到了提升，儲能裝置對能效的提升也起到了積極作用。
“我們大概核算過，用直流的技術做整個系統(tǒng)組網以后，跟交流系統(tǒng)同等情況對比發(fā)現，整體效率可以提高大概3%左右。從能效的角度，3%是非常高的水平了，我覺得這是光儲直柔建筑在減碳方面特別大的一個優(yōu)勢?！笔┠偷码姎饽茉垂芾淼蛪簶I(yè)務中國區(qū)戰(zhàn)略和創(chuàng)新孵化團隊負責人侯正介紹。
深圳市建筑科學研究院股份有限公司直流建筑實驗室中心總工程師、中國建筑節(jié)能協(xié)會光儲直柔專業(yè)委員會副秘書長鄧志輝在發(fā)言中提到：“產業(yè)需要升級，交流配電系統(tǒng)發(fā)展至今越來越趨向于降低成本，而這可能會帶來質量下降的風險，在這個階段，重新開辟一個新的賽道，推廣直流配電的發(fā)展和革新，可以催生出更多創(chuàng)新產品和解決方案，從而帶動產業(yè)邁入新的發(fā)展階段?！?/span>
“一百年前，直流之所以沒有被選擇，是因為當時存在技術的瓶頸，而現在直流技術的應用越來越廣泛，則是因為技術在不斷進步?！焙钫@樣總結直流技術的發(fā)展歷程 ，他認為促進直流發(fā)展最重要的一個技術是電力電子技術。從上世紀五六十年代逐步發(fā)展出來的二極管、三極管、晶閘管、晶體管，以及后來更大功率的器件、模組，使得人們首次能夠對交流和直流之間輕易的進行轉換，打破了原有的技術瓶頸。
潮涌：
光儲直柔未來可期，從稀疏萌芽走向郁郁蔥蔥
“從這兩年開始，尤其是從今年開始，光儲直柔開始告別示范應用階段，正式進入工程應用階段?！比A南理工大學建筑設計研究院有限公司，建筑設計三院電氣副總工程師莫理莉表示，她早在十年前就開始關注光儲直柔技術，見證了光儲直柔從萌芽狀態(tài)一路走來。
在為產業(yè)高速發(fā)展?jié)M懷欣慰的同時，莫理莉也在擔心，在示范應用階段，企業(yè)可能有更多的試錯機會，但是在工程應用階段，企業(yè)直接面對業(yè)主，系統(tǒng)上線之后，幾乎是不允許出錯的。
“我非常欣喜地看到，施耐德電氣作為在低壓配電元器件及數字化運維方面有著經驗豐富的企業(yè)也加入到光儲直柔領域，可以說給產業(yè)在工程應用階段提供了非常有利的技術支持和后備保障。”莫理莉說。
在談到施耐德電氣光儲直柔解決方案的優(yōu)勢時，侯正介紹道：“我們這套系統(tǒng)具備去中心化的自適應調節(jié)能力，所有的設備都根據母線電壓來調節(jié)自己的功率輸出，不需要通過通信線就可以實現自適應的調節(jié)。與此同時，我們也在云端疊加一些能夠實現與電網互動調節(jié)的數字化軟件，由此實現更加靈活的控制?！?/span>
“我們現在在項目中開始應用施耐德電氣的微網能源顧問?！奔o文軒表示，對于從事綜合能源服務的企業(yè)來說，需要在項目中盡量提高光伏的消納率、儲能的充放次數，由此提高項目的經濟效益，而這些精準的評估、計算靠人工難以實現，必須積極推進數字化轉型。“施耐德電氣微網能源顧問能夠有效提高微網運營績效，減少碳足跡，實現綜合能源的可監(jiān)可控可優(yōu)化與能源利用的安全與經濟性，對于我們綜能服務商來說，非常有價值?！?/span>
光儲直柔技術具備巨大的發(fā)展?jié)摿?，是中國清潔能源領域的重要技術手段之一，光儲直柔建筑更是幫助建筑在能源提升的基礎上，進一步實現電能替代與電網友好交互的新型建筑能源系統(tǒng)。當然，由于光儲直柔建筑領域剛剛開始發(fā)展，無論是政策體系的支撐，還是技術的不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，都需要全行業(yè)共同努力推進。
在“雙碳”目標引領下，各行各業(yè)都在各自領域創(chuàng)新探索，力爭為推動能源轉型、共建新型電力系統(tǒng)、共創(chuàng)綠色低碳生活，提供新方案、做出新貢獻。
風起潮涌，自當揚帆破浪。今日“光儲直柔”建筑在減碳領域探索的涓涓細流，他日也終將匯入綠色低碳的汪洋大海。
來源：施耐德電氣
