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什么是光儲直柔?
光儲直柔是指在建筑領域應用太陽能光伏、儲能、直流配電和柔性交互四項技術,實現(xiàn)減少建筑領域的碳排放以及能源高效利用、自給自足。
“光”:通過在建筑屋頂、外立面等區(qū)域安裝光伏設備,將太陽能轉化為電能,為建筑提供電力支持。
“儲”:也就是儲能技術。由于太陽能的間歇性和不穩(wěn)定性,儲能系統(tǒng)的存在至關重要。常見的儲能設備如鋰電池儲能系統(tǒng),能夠快速響應電力需求的變化,提高電力供應的穩(wěn)定性和可靠性。
“直”:直流配電技術。建筑配用電網的形式發(fā)生改變,從傳統(tǒng)的交流配電網改為采用低壓直流配電網,這種形式簡單、易于控制、傳輸效率高。
“柔”:柔性用電技術。它強調建筑用電的靈活性和可調節(jié)性。通過智能控制系統(tǒng),根據實時的電力供應和需求情況,自動調整建筑內的用電設備運行狀態(tài)。
光儲直柔的優(yōu)勢
安裝相對簡單
就拿一般寫字樓供電來說,之前的方式通過遠程輸電,或是發(fā)電設施的建設,或是輸送設施,需要大片的土地;而光儲直柔中的光伏板一般放置在屋頂,屋頂的面積不夠就用到建筑物的外立面,現(xiàn)在有相應的技術發(fā)展可以解決外立面部分安裝轉化、儲能電池美觀、多樣性的問題。
能效損失小
傳統(tǒng)建筑大多采用交流配電系統(tǒng),發(fā)電產生直流電→直流電轉成交流電遠程輸送→交流電再轉成直流電供建筑使用,在整個過程中交直流變換損耗大、輸送線性損耗大;而光儲直柔采用的直流配電技術,電力的產生和使用全程均為直流電,預計相比傳統(tǒng)方式,綜合能效提升10-15%。
擴容容量小
隨著社會用電量的增長,第三產業(yè)用電量更是同比增長9.9%,電網擴容目前來看是將持續(xù)進行。傳統(tǒng)方式擴容的依據是:發(fā)電峰值+用電峰值,擴容容量大;而運用柔性用電技術,擴容依據為柔性調節(jié)后的均值,容量小。
可調節(jié)性好
由于傳統(tǒng)方式,面對用電終端較多,無法具體預估用電量的多少,可調節(jié)性較差,如出現(xiàn)的波峰波谷;但光儲直柔用電發(fā)電針對對象一般為有限的建筑物,并且一般配套能源管理系統(tǒng),用于監(jiān)控調整充電、用電,可調節(jié)性好。
也面臨著挑戰(zhàn)
“光儲直柔”技術的推廣和應用也面臨著挑戰(zhàn)。如初期投資成本較高,技術標準和規(guī)范尚不完善,公眾對該技術的認知度和接受度有待提高等。但隨著技術的不斷進步和成本的逐步降低,以及政策的支持和引導,相信“光儲直柔”技術將在未來建筑領域得到更廣泛的應用。為構建綠色、低碳、智能的建筑環(huán)境發(fā)揮重要作用,成為推動能源革命和建筑可持續(xù)發(fā)展的強大動力。
如一般寫字樓屋頂的面積有限,而且相對狹窄,這種情況下我們理所應當的就想到建筑物外立面,一般的光伏晶板放在建筑物外立面又或許實在不美觀,其實針對這種矛盾,有兩種解決方案。
1、鈣鈦礦光伏玻璃:鈣鈦礦是一類具有特殊晶體結構的材料,其光伏玻璃可溶液加工、能量轉換效率提升潛力大等優(yōu)點。
2、碲化鎘薄膜光伏玻璃:碲化鎘是一種化合物半導體材料,通過在玻璃表面沉積碲化鎘薄膜制成光伏玻璃。這種玻璃顏色豐富,可根據需求調整,且弱光響應好,在不同光照條件下都能有一定發(fā)電效率。
但也面臨著現(xiàn)階段穩(wěn)定性相對差、使用時長短等問題,但隨著技術的進步,相信這些問題都會解決或找到平衡點。
現(xiàn)有應用案例
上海海納工程院
采用數字化手段及光儲直柔系統(tǒng)等,實現(xiàn)部分能源自產自銷。建筑光伏年發(fā)電量可達12.88萬度,可再生能源電力替代率達17.37%,建筑能耗強度降低26%,年碳排量降低54.50噸。
深圳國際低碳城建科院未來大廈
全國首個走出實驗室規(guī)?;瘧玫娜绷鹘ㄖ椖俊2捎娩摻Y構模塊化建造,有辦公等多種業(yè)態(tài)。利用BIPV光伏形式,儲能容量為277kWh/100kW,設計了375伏和48伏兩種直流電壓等級,采用基于直流母線電壓的自適應控制技術。