中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)任重道遠(yuǎn)，建筑領(lǐng)域是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要一環(huán)。面向未來以可再生能源為主體的能源系統(tǒng)，建筑需主動(dòng)適應(yīng)，謀求自身能源系統(tǒng)的改變。我們不能只關(guān)心能耗，更應(yīng)該關(guān)心建筑用能的碳排放量；不能只關(guān)心單體建筑的節(jié)能，更要關(guān)心建筑用能對城市能源系統(tǒng)整體效率和能源結(jié)構(gòu)的影響。
清華大學(xué)院士江億首次提出的“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)理念，致力于從建筑部門出發(fā)實(shí)現(xiàn)建筑能源系統(tǒng)的革新，可有效解決電力系統(tǒng)零碳化轉(zhuǎn)型的兩個(gè)關(guān)鍵問題，即增加分布式可再生能源發(fā)電的裝機(jī)容量和有效消納波動(dòng)的可再生能源發(fā)電量。
近日，生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》中也再次強(qiáng)調(diào)要“大力發(fā)展光伏建筑一體化應(yīng)用，開展光儲(chǔ)直柔一體化試點(diǎn)”。
“光儲(chǔ)直柔”建筑新型能源系統(tǒng)（或稱新型配電系統(tǒng)，簡稱PEDF，Photovoltaics, Energy storage, Direct current and Flexibility），是在建筑領(lǐng)域應(yīng)用光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電和柔性用能四項(xiàng)技術(shù)的簡稱。
“光儲(chǔ)直柔”是建筑領(lǐng)域面向碳中和重大需求實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新突破的重要途徑，目前已受到廣泛關(guān)注并得到國家、各部委等多個(gè)層面的政策支持。國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》明確指出：“建設(shè)集光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的‘光儲(chǔ)直柔’建筑?！弊》砍青l(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》中也指出：“十四五”期間要“建設(shè)以‘光儲(chǔ)直柔’為特征的新型建筑電力系統(tǒng)，發(fā)展柔性用電建筑?！币恍┑胤揭渤雠_(tái)了相應(yīng)政策支持光儲(chǔ)直柔建筑的實(shí)際落地，深圳市福田區(qū)科技創(chuàng)新局前不久印發(fā)的《深圳市福田區(qū)支持戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展若干措施》對“光儲(chǔ)直柔”項(xiàng)目落地提供經(jīng)費(fèi)支持，對完成并網(wǎng)及驗(yàn)收通過的實(shí)際投入200萬元以上且直流負(fù)載/總負(fù)載≥10%的“光儲(chǔ)直柔”項(xiàng)目，按項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)投入20%以內(nèi)，一次性給予最高500萬元支持。這些政策支持為“光儲(chǔ)直柔”建筑的推廣應(yīng)用提供了重要支撐，也對“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)的關(guān)鍵理論、技術(shù)裝備、工程應(yīng)用等提出了迫切需求。
作為面向碳中和目標(biāo)的新興技術(shù)，“光儲(chǔ)直柔”需要在建筑場景的系統(tǒng)基本架構(gòu)、支撐系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵設(shè)備、工程設(shè)計(jì)應(yīng)用方法、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)控制、產(chǎn)品和系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多方面建立起相應(yīng)的完備技術(shù)體系。當(dāng)前，在多個(gè)部門的支持下，國內(nèi)多家單位已聯(lián)合在“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)研發(fā)方面取得了一定突破，為實(shí)際工程的落地提供了有效支持。從“光儲(chǔ)直柔”四方面來看，這一新型建筑能源系統(tǒng)的發(fā)展還需要在多方面開展深入持續(xù)工作。
光——應(yīng)裝盡裝、產(chǎn)消明確。當(dāng)前光伏自身技術(shù)已十分完備、成熟，光伏建筑一體化還有待在建筑領(lǐng)域、在不同建筑場景中提出更加合理的落地實(shí)施方案，例如光伏在城市、鄉(xiāng)村建筑中應(yīng)當(dāng)追求不同的目標(biāo)，城市建筑可盡量以光伏“自產(chǎn)自消”為目標(biāo)，提高自身光伏利用和消納比例；鄉(xiāng)村建筑則應(yīng)當(dāng)以成為類光伏電廠為目標(biāo)，充分發(fā)揮鄉(xiāng)村建筑敷設(shè)光伏的潛力。與之相適應(yīng)的綠色金融信貸模式等，也是支撐建筑光伏合理化利用、促進(jìn)可再生能源發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
儲(chǔ)——挖掘潛力、合理配置。建筑中可利用的儲(chǔ)能技術(shù)，一方面有賴于化學(xué)儲(chǔ)能電池技術(shù)的突破，一方面還應(yīng)充分調(diào)動(dòng)建筑自身具有的儲(chǔ)能資源，將傳統(tǒng)的建筑蓄冷蓄熱技術(shù)、建筑機(jī)電設(shè)備、帶蓄電池的電器等儲(chǔ)能資源有效調(diào)度，并且隨著新能源汽車的發(fā)展，建筑應(yīng)將其周圍的新能源汽車納入統(tǒng)一的建筑能源系統(tǒng)，使之成為重要的儲(chǔ)能調(diào)度資源。
直——直流配電、合理變換。光伏利用、建筑機(jī)電設(shè)備直流化發(fā)展趨勢推動(dòng)了建筑直流配電系統(tǒng)發(fā)展，建筑直流配電系統(tǒng)的構(gòu)建還需要在相關(guān)直流機(jī)電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、適應(yīng)柔性調(diào)節(jié)需求的直流機(jī)電設(shè)備等方面開展攻關(guān)。直流機(jī)電設(shè)備也有望成為我國機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域創(chuàng)新突破的重要途徑，對帶動(dòng)這一傳統(tǒng)領(lǐng)域由大到強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)中國創(chuàng)造具有重要意義。目前國家“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃已針對建筑機(jī)電設(shè)備直流化設(shè)置了專門項(xiàng)目支持，對推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化和支撐“光儲(chǔ)直柔”工程實(shí)際應(yīng)用提供了重要推力。
柔——充分調(diào)動(dòng)、積極響應(yīng)。建筑柔性用能的目標(biāo)是為了能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)度需求，使得建筑用電由剛性變?yōu)槿嵝?。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，既需要建筑自身具有柔性調(diào)節(jié)能力、完備的柔性響應(yīng)策略，又需要電力系統(tǒng)調(diào)度調(diào)節(jié)進(jìn)一步明確需求、提出對建筑或負(fù)荷聚集商的響應(yīng)要求。在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，建筑柔性用能的實(shí)現(xiàn)需要在柔性用能指標(biāo)、柔性響應(yīng)方法和系統(tǒng)調(diào)節(jié)策略等方面進(jìn)一步提出解決方案，并與電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應(yīng)和虛擬電廠、碳市場等有效銜接。
清華大學(xué)建筑節(jié)能樓 張 濤/供圖
目前，深圳建科院未來大廈、山西芮城莊上村、清華大學(xué)建筑節(jié)能樓等建筑中開展了“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)的應(yīng)用探索，為從實(shí)際案例中摸索經(jīng)驗(yàn)、完善該系統(tǒng)方式提供了重要參照。深圳建科院未來大廈是最早建成的“光儲(chǔ)直柔”建筑，已實(shí)現(xiàn)根據(jù)電力系統(tǒng)指令來調(diào)節(jié)自身用電曲線的重要功能，對推動(dòng)“光儲(chǔ)直柔”建筑的規(guī)?；瘧?yīng)用具有重要示范帶動(dòng)作用。
“光儲(chǔ)直柔”技術(shù)的發(fā)展不單單需要建筑行業(yè)內(nèi)的力量，更需要包括建筑與電力、交通等多個(gè)領(lǐng)域的“產(chǎn)學(xué)研用”力量融合形成跨界合力。目前，中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)光儲(chǔ)直柔專委會(huì)等團(tuán)體機(jī)構(gòu)成立，以期推動(dòng)光儲(chǔ)直柔從基本理論到關(guān)鍵設(shè)備再到工程應(yīng)用的良性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域與電力、交通等部門協(xié)同邁向碳中和目標(biāo)。
