光储直柔为建筑披上“绿色外衣”

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　　科技强国，电力有我。
　　建筑业在我国国民经济中具有重要地位，2022年我国建筑业总产值约31.2万亿元。然而，我国的建筑业仍处于相对粗放式增长阶段，能源资源消耗较大。《中国建筑能耗与碳排放研究报告（2021）》显示，2020年建筑全过程碳排放总量占全国碳排放总量的50.9%。2022年3月住建部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提出，鼓励建设以“光储直柔”为特征的新型建筑电力系统，发展柔性用电建筑。“光储直柔”是城乡建筑中光伏发电、储能用电、直流配电、柔性控制的新能源技术简称。“光”指的是建筑中的分布式太阳能光伏发电设施。在实践中，低碳建筑将太阳能发电系统与屋面、窗户、遮阳板等建筑融为一体，例如，使用光伏玻璃代替传统的窗户和天窗，不仅具有隔热、隔音等建筑功效，还可以在提供部分采光的同时提供电力，增大对太阳能的利用率。“储”指的是建筑中的储能设备。包含了电化学储能、飞轮储能、超级电容储能等储能类型。随着电动车的普及，具有双向充放电功能的充电桩可将电动车作为建筑的移动储能设备。“直”指的是将建筑电网由交流电改为直流电，通过直流配电方式连接光伏、储能和用电。大家好奇，平时我们交流电不是用得好好的吗，为什么要改用直流配电呢？光伏等电源发出来的电是直流电。原先，这些直流电需要通过逆变器转变为交流电，才能供日常使用。这一转换过程就造成电量的损失。在“直流”电网应用后避免了这一层能量转换，能够将低碳建筑的电能利用率提高6%—8%，节能优势明显。“柔”是指建筑用电设备应具备可中断、可调节的能力。通过柔性调度使建筑成为柔性用能的负载。当一天中光伏出力较大时，首先我们调用柔性负载，比如空调等设备来消耗，其次，储能设备也可将电量进行存储，如果光伏电力仍然过剩，将会通过直流配电网返送至电网。而当光伏出力不足时，我们会减少柔性负载的负荷，同时，储能设备也可以释放储存的能量。这样一来，光储直柔建筑可以优先消纳绿电，减少对能源的需求，降低能耗和碳排放，适应电力系统供需变化。
　　那么，“光储直柔”建筑究竟长什么样呢？深圳市深汕特别合作区的中建绿色产业园办公楼，是全球首个“光储直柔”建筑。400多平方米的屋顶铺设了大量太阳能光伏发电装置，同时在建筑的周围建设储能电池、双向充电桩两种“充电宝”来储存白天建筑用不完的光伏发电，同时也在没有光伏发电时向建筑供电；整个办公区域采用低压直流配电系统，办公照明、电器都是直流供电，用电电压都在48V以下。经统计，使用光储直柔技术后，一年可节约用电超过10万度，可减少碳排放超47%，相当于植树16万平方米。
　　面向未来，推动“光储直柔”技术和建筑工业融合、协同发展，中国建造的发展质量将不断提升。“光储直柔”将会影响并改变我国能源利用格局，为实现“双碳”目标贡献“绿色力量”。 国网山西电科院 杨洋 曹静 郭旻

　　该文参加首届全国电力科普讲解大赛，荣获优秀奖。