核心提示：2021年10月，國務(wù)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(shè)集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔
2021年10月，國務(wù)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(shè)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(jù)直流建筑聯(lián)盟發(fā)布的《直流建筑發(fā)展路線圖2020～2030》預(yù)測，到2030年“光儲直柔”相關(guān)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達到7000億元，預(yù)計帶動3.6萬億新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，“光儲直柔”建筑發(fā)展現(xiàn)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(diào)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(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司-建筑設(shè)計三院電氣副總工程師莫理莉，南方電網(wǎng)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(wù)中國區(qū)戰(zhàn)略和創(chuàng)新孵化團隊負責(zé)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(shù)的應(yīng)用場景、優(yōu)勢、挑戰(zhàn)和未來發(fā)展前景。
風(fēng)起：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)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(chǎn)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%。”上海固特安能捷低碳科技有限公司CEO紀文軒給出這樣一組數(shù)據(jù)，足見建筑減碳的必要性。
隨著城鎮(zhèn)化推進和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整，人們生活水平不斷提升，城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)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(chǎn)生活的主要空間載體，而生產(chǎn)生活方式的改變，其實也是人類理念和行為的轉(zhuǎn)變。所以，綠色化的建筑環(huán)境、建筑設(shè)施，可以對人的心理和行為產(chǎn)生積極的影響。”
可見，建筑領(lǐng)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(wǎng)歡迎的柔性負荷。”南方電網(wǎng)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(wǎng)，實現(xiàn)負荷的可調(diào)可控，由此可以為電網(wǎng)減負，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性。光儲柔性建筑兼具發(fā)電、儲能、調(diào)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(guān)鍵的問題，還是如何去發(fā)掘新技術(shù)，光儲直柔就是一個很好的新技術(shù)，可以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建帶來的新趨勢。”陳銳說道。
“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(guān)注。相關(guān)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(zhuǎn)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(shù)做整個系統(tǒng)組網(wǎng)以后，跟交流系統(tǒng)同等情況對比發(fā)現(xiàn)，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。”施耐德電氣能源管理低壓業(yè)務(wù)中國區(qū)戰(zhàn)略和創(chuàng)新孵化團隊負責(zé)人侯正介紹。
深圳市建筑科學(xué)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(chǎn)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(zhì)量下降的風(fēng)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(chǎn)品和解決方案，從而帶動產(chǎn)業(yè)邁入新的發(fā)展階段。”
“一百年前，直流之所以沒有被選擇，是因為當(dāng)時存在技術(shù)的瓶頸，而現(xiàn)在直流技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，則是因為技術(shù)在不斷進步。”侯正這樣總結(jié)直流技術(shù)的發(fā)展歷程 ，他認為促進直流發(fā)展最重要的一個技術(shù)是電力電子技術(shù)。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?qū)涣骱椭绷髦g輕易的進行轉(zhuǎn)換，打破了原有的技術(shù)瓶頸。
“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(yīng)用階段，正式進入工程應(yīng)用階段。”華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，建筑設(shè)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(guān)注光儲直柔技術(shù)，見證了光儲直柔從萌芽狀態(tài)一路走來。
在為產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展?jié)M懷欣慰的同時，莫理莉也在擔(dān)心，在示范應(yīng)用階段，企業(yè)可能有更多的試錯機會，但是在工程應(yīng)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(shù)字化運維方面有著經(jīng)驗豐富的企業(yè)也加入到光儲直柔領(lǐng)域，可以說給產(chǎn)業(yè)在工程應(yīng)用階段提供了非常有利的技術(shù)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(yīng)調(diào)節(jié)能力，所有的設(shè)備都根據(jù)母線電壓來調(diào)節(jié)自己的功率輸出，不需要通過通信線就可以實現(xiàn)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)。與此同時，我們也在云端疊加一些能夠?qū)崿F(xiàn)與電網(wǎng)互動調(diào)節(jié)的數(shù)字化軟件，由此實現(xiàn)更加靈活的控制。”
“我們現(xiàn)在在項目中開始應(yīng)用施耐德電氣的微網(wǎng)能源顧問。”紀文軒表示，對于從事綜合能源服務(wù)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(shù)，由此提高項目的經(jīng)濟效益，而這些精準的評估、計算靠人工難以實現(xiàn)，必須積極推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型。“施耐德電氣微網(wǎng)能源顧問能夠有效提高微網(wǎng)運營績效，減少碳足跡，實現(xiàn)綜合能源的可監(jiān)可控可優(yōu)化與能源利用的安全與經(jīng)濟性，對于我們綜能服務(wù)商來說，非常有價值。”
光儲直柔技術(shù)具備巨大的發(fā)展?jié)摿Γ侵袊鍧嵞茉搭I(lǐng)域的重要技術(shù)手段之一，光儲直柔建筑更是幫助建筑在能源提升的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)電能替代與電網(wǎng)友好交互的新型建筑能源系統(tǒng)。當(dāng)然，由于光儲直柔建筑領(lǐng)域剛剛開始發(fā)展，無論是政策體系的支撐，還是技術(shù)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(biāo)引領(lǐng)下，各行各業(yè)都在各自領(lǐng)域創(chuàng)新探索，力爭為推動能源轉(zhuǎn)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(fēng)起潮涌，自當(dāng)揚帆破浪。今日“光儲直柔”建筑在減碳領(lǐng)域探索的涓涓細流，他日也終將匯入綠色低碳的汪洋大海。
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