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建筑新型配电系统——光储直柔零碳展厅

2023-06-14

在我国建筑能耗已占到了全国总能耗的1/3左右，截止至2018年建筑运行过程中（不含建筑建造）所消耗的商品能源达到10亿t标准煤，占全国能源消费总量的22%；其中建筑运行的电力消耗量达1.7万亿kWh，占总社会用电量的26%[1]建筑用电消费量还在快速增长，近五年建筑用电量的年平均增速超过同期社会全用电量的平均增速。

有研究表明，建筑领域高度电气化是实现能源系统低碳发展的前提。为实现巴黎协定的2度目标乃至更严格的1.5度和碳中和目标，建筑领域要达到2个“90%”的目标，即建筑用能量中电的比重90%和建筑用电量中非化石电的比重90%。建筑电气化的技术路径不仅仅包括推进电能替代、提高建筑电气化率，还要促进建筑配用电系统的发展，提高其灵活性、安全性、可靠性和高效性，从而适应未来高比例的可再生能源渗透和差异化的供电服务需求。[2]

在未来建筑不再是单纯的电力消耗者，将会和城市电网深度融合，通过平衡多种能源和用电负荷之间的关系，兼具发电与用电双重功能，可以为电网提供支持，促进城市新型电力系统建设及新能源技术的发展。

以低碳发展为背景，顺应建筑电气化的趋势，开云网址凭借在直流配电行业的技术积累，为了更好的研究和展示建筑“光储直柔”，在上海闵行区星中科创园打造了光储直柔零碳展厅。该展厅是基于开云平台核心产品电能路由器搭建的光储直柔系统，结合建筑配用电系统的设计，在保障电气设备的安全性和可靠性为前提，通过融合电网与可再生能源为建筑供电，实现电源端与负荷端的动态平衡。

下面跟着小编来了解一下建筑光储直柔吧！

关于“光”，太阳能光伏发电是未来主要的可再生能源之一，而体量巨大的建筑外表面是发展分布式光伏的空间资源，相比于光伏电站，建筑光伏通过与建筑设计、施工同时进行或安装在已有建筑上，可以节省土地租赁等一系列建设维护费用，随着光伏组件成本的下降和材料上面的多样，那些对外观要求高的建筑也有选择。光伏建筑兼具绿色、经济、节能等优势。

关于“储”，在未来配电系统中，储能是不可缺少的组成部分，作为电源可以直接参与建筑内部供电，它不仅可以存储可再生能源发出的电减少对电网的冲击，还可以通过峰谷电价差赚取差价，也可以作为备用电源提供应急供电提高建筑内部供电可靠性。

关于“直”，随着建筑中电源和负荷的直流化程度越来越高，为直流的进一步发展提供的可能，像光伏和储能是直流电，新能源电动车实际用电是直流电，LED灯，空调，洗衣机和一些数字设备也是直流负荷。

关于“柔”，是指柔性用电技术。它能够主动改变建筑从市电取电功率的能力。传统建筑主要是解决市电供应和建筑用能二者之间的关系；柔性要解决的是市电供应、分布式光伏、储能以及建筑用能负荷四者的协同关系。发展柔性技术解决当下电力负荷峰值突出问题以及未来与高比例可再生能源发电形态相匹配的问题具有重要意义。[3]

开云平台的光储直柔零碳展厅建筑面积80平，是集展示和办公为一体的场景。配备直流空调，直流电风扇，直流照明及直流插座等常规办公负荷。采用全直流配用电系统。综合考虑了系统配用电的高效性、稳定性和安全性以及电器设备的匹配性等因素，采用750V、375V和48V三个电压等级，通过电能路由器可以将10kW光伏、20kW储能、380V市电直接接入，通过电能路由器合理调配为用电负荷提供高质量的电能。

电能路由器通过协调市电、分布式光伏、储能以及展厅内用能负荷之间的关系灵活供电，通过对用电负荷供电的控制，实现错峰和延时工作。分布式光伏发电在光照强度急剧变化、输出功率过低等情况下，将产生大量谐波如果直接接入市电会对市电造成冲击。通过电能路由器可以将其转化为稳定的直流电给负荷消纳或者通过储能存储减少从电网取送电频率，从而减小对电网的冲击。展厅所在园区属于办公区非生活区，有明显的用电峰谷，通过本系统可以缓解高峰用电的压力，在建成运行期间总光伏发电量高于负荷用电量，可以实现建筑运行零能耗。

除常规新能源技术特色外

该系统主要有以下两大技术亮点：

光储直柔技术

光：建筑光伏一体化（BIPV），大量采用晶硅、碲化镉、CIGS 光伏板，全年发电量大于用电量，建筑可实现离网零碳运行。

储：采用智能储能系统，消纳光伏、供电及调峰，保障微电网平稳运行。

直：采用户式直流微网，实现空调、新风机、冰箱等电器直流供电，安全性高且能耗低。

柔：分布式智能直流微电网，园区供电模式实现了柔性调节。