据直流建筑联盟发布的《直流建筑发展路线年“光储直柔”相关产业年产值将达到7000亿元,预计带动3.6万亿新兴起的产业发展。然而,“光储直柔”建筑发展现状如何?还存在哪些需要突破的瓶颈?对新型电力系统的运行调节有何助益……
在12月1日举行的施耐德电气武汉光储直柔示范基地落成仪式上,来自华南理工大学建筑规划设计研究院有限公司-建筑设计三院电气副总工程师莫理莉,南方电网电力科技股份有限公司新能源与储能事业部陈锐,上海固特安能捷低碳科技有限公司CEO纪文轩以及施耐德电气能源管理低压业务中国区战略和创新孵化团队负责人侯正,共同聚焦新型电力系统下的“光储直柔”话题,深入探讨电力系统发展新形势、光储直柔技术的应用场景、优势、挑战和未来发展前景。
“建筑行业全生命周期的碳排放总量约占中国年碳排放总量的50%,其中,建材生产环节占比约28%,建筑用能环节占比约21%,施工阶段占比较少,约1%。”上海固特安能捷低碳科技有限公司CEO纪文轩给出这样一组数据,足见建筑减碳的必要性。
随着城镇化推进和产业体系深度调整,我们正常的生活水准不断提升,城乡建设领域消耗一次和二次能源碳排放量还将持续增长,占比也将慢慢地提高。纪文轩认为:“建筑本身是我们生产生活的主要空间载体,而生产生活方式的改变,实际上也是人类理念和行为的转变。所以,绿色化的建筑环境、建筑设施,可以对人的心理和行为产生积极的影响。”
“光储直柔建筑是深受电网欢迎的柔性负荷。”南方电网电力科技股份有限公司新能源与储能事业部陈锐表示,光储直柔系统将楼宇与光伏、储能、充电桩等新型直流负载组合成一个直流微网,实现负荷的可调可控,由此能够为电网减负,保障电网的稳定性。光储柔性建筑兼具发电、储能、调节、用电等功能,不再是传统意义上的用电负荷。
“我认为,目前影响新型电力系统最关键的问题,还是如何去发掘新技术,光储直柔就是一个很好的新技术,能适应新型电力系统加速构建带来的新趋势。”陈锐说道。
“光储直柔”中的“直”指的是直流配电。直流配电系统以其具备高效接入分布式电源、储能与直流(或变频类)负荷的优势,近几年得到建筑电气行业的广泛关注。相关研究指出,直流配电系统不仅在能效总体水平上优于交流,且光伏组件的转换效率也得到了提升,储能装置对能效的提升也起到了积极作用。
“我们大概核算过,用直流的技术做整个系统组网以后,跟交流系统同等情况对比发现,整体效率能大大的提升大概3%左右。从能效的角度,3%是非常高的水平了,我觉得这是光储直柔建筑在减碳方面特别大的一个优势。”施耐德电气能源管理低压业务中国区战略和创新孵化团队负责人侯正介绍。
深圳市建筑科学研究院股份有限公司直流建筑实验室中心总工程师、中国建筑节能协会光储直柔专业委员会副秘书长邓志辉在发言中提到:“产业要升级,交流配电系统发展至今越来越趋向于减少相关成本,而这可能会带来质量下降的风险,在此阶段,重新开辟一个新的赛道,推广直流配电的发展和革新,可以催生出更多创新产品和解决方案,从而带动产业迈入新的发展阶段。”
“一百年前,直流之所以没有被选择,是因为当时存在技术的瓶颈,而现在直流技术的应用愈来愈普遍,则是因为技术在慢慢的提升。”侯正这样总结直流技术的发展历史,他认为促进直流发展最重要的一个技术是电力电子技术。从上世纪五六十年代慢慢地发展出来的二极管、三极管、晶闸管、晶体管,以及后来更大功率的器件、模组,使得人们首次能够对交流和直流之间轻易的进行转换,打破了原有的技术瓶颈。
“从这两年开始,尤其是从今年开始,光储直柔开始告别示范应用阶段,郑重进入工程应用阶段。”华南理工大学建筑规划设计研究院有限公司,建筑设计三院电气副总工程师莫理莉表示,她早在十年前就开始关注光储直柔技术,见证了光储直柔从萌芽状态一路走来。
在为产业快速地发展满怀欣慰的同时,莫理莉也在担心,在示范应用阶段,企业可能有更多的试错机会,但是在工程应用阶段,企业直接面对业主,系统上线之后,几乎是不允许出错的。
“我非常欣喜地看到,施耐德电气作为在低压配电元器件及数字化运维方面有着经验比较丰富的企业也加入到光储直柔领域,可以说给产业在工程应用阶段提供了非常有利的技术上的支持和后备保障。”莫理莉说。
在谈到施耐德电气光储直柔解决方案的优势时,侯正介绍道:“我们这套系统具备去中心化的自适应调节能力,所有的设备都根据母线电压来调节自己的功率输出,不一定要通过通信线就能轻松实现自适应的调节。与此同时,我们也在云端叠加一些可以在一定程度上完成与电网互动调节的数字化软件,由此实现更灵活的控制。”
“我们现在在项目中开始应用施耐德电气的微网能源顾问。”纪文轩表示,对于从事综合能源服务的企业来说,需要在项目中尽量提高光伏的消纳率、储能的充放次数,由此提高项目的经济效益,而这些精准的评估、计算靠人工难以实现,必须积极地推进数字化转型。“施耐德电气微网能源顾问能够有效提升微网运营绩效,减少碳足迹,实现综合能源的可监可控可优化与能源利用的安全与经济性,对我们综能服务商来说,非常有价值。”
光储直柔技术具备巨大的发展的潜在能力,是中国清洁能源领域的重要技术方法之一,光储直柔建筑更是帮助建筑在能源提升的基础上,进一步实现电能替代与电网友好交互的新型建筑能源系统。当然,由于光储直柔建筑领域起步发展,无论是政策体系的支撑,还是技术的一直在优化和创新,都需要全行业共同努力推进。
在“双碳”目标引领下,各行各业都在各自领域创新探索,力争为推动能源转型、共建新型电力系统、共创绿色低碳生活,提供新方案、做出新贡献。
风起潮涌,自当扬帆破浪。今日“光储直柔”建筑在减碳领域探索的涓涓细流,他日也终将汇入绿色低碳的汪洋大海。
