中國儲能網(wǎng)訊：在霧霾越來越嚴(yán)重的情況下，在工廠、寫字樓等一些大型的建筑中間建設(shè)智能微網(wǎng)，是未來發(fā)展的主流。
智慧建筑的概念
智慧建筑是指將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物，其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。
建筑智慧化作為現(xiàn)代建筑的一個有機組成部分，不斷吸收并采用新的可靠性技術(shù)，使傳統(tǒng)的建筑概念賦予新的內(nèi)容，穩(wěn)定且持續(xù)不斷改進(jìn)是今后的發(fā)展方向。新興的生物工程技術(shù)、節(jié)能環(huán)保技術(shù)、多學(xué)課新材料技術(shù)等，正在滲透到智慧建筑領(lǐng)域中，形成更高層次的可持續(xù)發(fā)展的智慧建筑。
現(xiàn)階段建筑中間的能耗越來越大，像北方地區(qū)的供暖、用電負(fù)荷越來越大，南方地區(qū)夏天使用空調(diào)的時候能耗也比較大，未來在充電樁方面的能源需求也會越來越大，如何將光伏/光熱、強電/弱電、儲能/儲熱、充電樁和數(shù)據(jù)中心聯(lián)系起來，形成能源微網(wǎng)應(yīng)用在智慧建筑，這在未來的發(fā)展中是非常重要的。
智慧建筑能源微網(wǎng)的背景趨勢
“十二五”、“十三五”規(guī)劃政策的陸續(xù)提出，我國已積極推動“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的發(fā)展。加快推進(jìn)能源全領(lǐng)域、全環(huán)節(jié)智慧化發(fā)展，實施能源生產(chǎn)和利用設(shè)施智能化改造，推進(jìn)能源監(jiān)測、能量 計量、調(diào)度運行和管理智能化體系建設(shè)，提高能源發(fā)展可持續(xù)自適應(yīng)能力。
陸續(xù)出臺重要文件：
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《節(jié)約能源法》
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《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》
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《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》
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《可再生能源“十三五”發(fā)展規(guī)劃》
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《大氣污染防治行動計劃》
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《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》
以前的建筑考慮比較多的是用能方面，現(xiàn)在的建筑主要考慮的是產(chǎn)能。以前建筑的外墻玻璃、屋頂以及光熱的使用相對來說少一些，2018年碳交易過后，在使用能源比例越來越大的情況下，建筑產(chǎn)能也越來越多。
以前北方的供暖都采用燃煤的形式，后來變成煤改氣，現(xiàn)在主導(dǎo)的是煤改電，煤改電的工作已經(jīng)全面開始，新建的建筑中將使用電鍋爐來實行分布式供暖，所以電鍋爐的發(fā)展將會越來越快。
“十三五”規(guī)劃的出臺使光伏能源成為中國未來新能源發(fā)展的一個重要方向，截止2016年光伏占能源的比重僅為1%，2017年突破了53GW的發(fā)展，到2035-2040年光伏的能源消費占比要達(dá)到10%，光伏發(fā)電總量達(dá)到1.2萬億度，替代煤炭5億噸。2020年非化石能源占能源總量比例達(dá)到15%，2030年達(dá)到20%，其中，太陽能發(fā)電1.6億千瓦（光伏1.5億千瓦）。
現(xiàn)在太陽能的成本越來越低，薄膜電池的技術(shù)也在飛速發(fā)展。最近的一些消息稱薄膜電池的發(fā)電量可以占到21%左右，未來在建筑的屋頂上單晶硅、多晶硅、光熱以及一些新型的技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛。
住建部聯(lián)同工信部聯(lián)合印發(fā)的《促進(jìn)綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用行動方案》規(guī)劃中提到，到2018年，綠色建材生產(chǎn)比重要明顯提升，發(fā)展質(zhì)量將明顯改善。新建建筑中綠色建材應(yīng)用比例要達(dá)到30%，綠色建筑應(yīng)用比例要達(dá)到50%，試點示范工程應(yīng)用比例要達(dá)到70%，既有的建筑改造應(yīng)用比例要提高到80%。
智慧建筑能源微網(wǎng)的系統(tǒng)組成
目前南方的分布式能源發(fā)展的比較快，工廠、商業(yè)樓宇的大面積屋頂都比較適合建設(shè)能源微網(wǎng)。在建設(shè)光伏建筑一體化時，把微電網(wǎng)、微熱網(wǎng)和信息網(wǎng)三網(wǎng)很好的融合起來，重新搭配，把產(chǎn)能、用能、節(jié)能、儲能、供能很好的結(jié)合起來，形成一個全新的組合。
系統(tǒng)組成：
智能微網(wǎng)系統(tǒng)采用多種新型能源供電，是新型電力電子技術(shù)、分布式發(fā)電、可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能技術(shù)的綜合，集成多個分布式發(fā)電單元和負(fù)荷作為一個單獨的電網(wǎng)系統(tǒng)，可獨立向負(fù)載供電或與市電配合向負(fù)載供電。
1、光伏屋頂
這是一個建筑一體化的寫字樓項目。寫字樓的屋頂全部用光伏覆蓋，朝南的墻壁做成薄膜電池，使用的是太陽能的光伏薄膜，晚上的時候可以呈現(xiàn)
LED或者廣告牌的效果，西面的墻壁也采用同樣的方式，雖然發(fā)電量會有所降低，但是總的來說，外墻薄膜加上屋頂光伏產(chǎn)生的能源量還是非常大的。
設(shè)計這種一體化寫字樓的客戶大多數(shù)考慮的是成本問題，因為這種技術(shù)比普通的玻璃幕墻成本要高，但個人認(rèn)為最主要的還是安全問題，因為建筑帶電，未來在運維、擦洗等方面都是需要重點考慮的。當(dāng)然現(xiàn)在太陽能技術(shù)發(fā)展迅猛，完全能保證安全問題，現(xiàn)在看這種技術(shù)的成本要稍微高一些，但是未來的5-7年就能完全收回成本，因為相比而言，商業(yè)電價會比較高。
2、太陽能光電幕墻
太陽能光電幕是一種高科技產(chǎn)品，集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一身的新型建材，特別是太陽能電池發(fā)電不會排放二氧化碳或產(chǎn)生對溫室效應(yīng)有害的氣體，也無噪音，是一種凈能源，與環(huán)境有很好的相容性，是未來的一種發(fā)展趨勢。未來薄膜電池發(fā)展會越來越快，將大面積投入到玻璃幕墻的使用中。
3、光熱供暖，空調(diào)系統(tǒng)
“十三五”規(guī)劃已經(jīng)啟動，規(guī)劃首次將太陽能熱利用行業(yè)納入其中，并提出8億平方米保有量的目標(biāo)任務(wù)。推廣光伏等清潔供暖技術(shù)替代燃煤鍋爐供熱，不僅可有效利用風(fēng)能資源，減少煤炭等化石能源消耗，而且對解決城鎮(zhèn)供熱等民生問題和改善大氣環(huán)境質(zhì)量具有非常重要的作用。
目前，北方地區(qū)由于冬季供暖造成的霧霾非常嚴(yán)重，取暖費用也非常高，特別是今年，供氣的成本不斷加高，甚至還出現(xiàn)缺氣的情況。個人認(rèn)為在一些偏遠(yuǎn)的地方采取光熱供暖是一種比較好的選擇，成本也會整體下降，這些光熱的設(shè)備也可以在夏天的時候供空調(diào)使用。
南疆或者南方地區(qū)比較適用空氣源熱泵，因為空氣源熱泵即使在-26℃的情況下也可以正常使用，它的節(jié)能性和效果都是比較好的，所以可以在別墅上大面積使用。
4、太陽能供暖與電鍋爐互補系統(tǒng)
太陽能供暖與電鍋爐互補系統(tǒng)是集加熱、儲能、熱交換及電控技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，采用了先進(jìn)的水電分離技術(shù)、高壓控制技術(shù)和儲能保溫技術(shù)，將夜晚電網(wǎng)閑置的低谷電以及棄風(fēng)電、棄光伏電等能源轉(zhuǎn)換成熱能儲存起來，通過交換裝置全天24小時連續(xù)釋放，實現(xiàn)了大規(guī)模和超大規(guī)模供熱能力，可以完全替代目前廣泛使用的燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐，使用過程中沒有任何廢氣、廢水、廢渣的產(chǎn)生，實現(xiàn)了二氧化碳零排放，是供熱領(lǐng)域環(huán)保升級換代的可選產(chǎn)品。
現(xiàn)在的工廠在生產(chǎn)時需要蒸汽，就可以用太陽能聚熱的方式產(chǎn)生蒸汽，然后用熔鹽儲熱的方式儲存一部分熱量，保證持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)；冬天可以采取光熱的方式跟電進(jìn)行互補，白天聚光產(chǎn)生熱量，晚上采用電鍋爐進(jìn)行供暖。
從太陽能供暖和電鍋爐互補性方面來講，在工廠面積比較大的情況下，可以采用太陽能來供暖，鍋爐作為儲熱備用，相互備份，這種一次性的投資成本可能會比較高，但是從長期來看，白天用太陽能供暖成本比較低，晚上用電鍋爐作為互補系統(tǒng)相對比較安全，如果太陽能出現(xiàn)了質(zhì)量問題或者供暖不足的情況下，用電鍋爐進(jìn)行補充是個非常好的選擇。
5、空氣源熱泵
現(xiàn)在電鍋爐使用的安全性或者清潔性總體來說都比較好，而且是全自動化，但是相比而言，空氣源熱泵的效果會更好一些，特別是在南方地區(qū)，目前南方地區(qū)的取暖方式主要還是空調(diào)，但是用空氣源熱泵會比用空調(diào)要省電50%甚至更多。
6、儲能系統(tǒng)
為了微電網(wǎng)的平衡，一定要有一個儲能系統(tǒng)來儲電。儲能電池有多種，有鉛酸電池、液流電池、鋰電池等，但是總體來說，儲電的成本還是比較高的。
以前每個建筑都有EPS、UPS，PCS目前使用的比較少。UPS也叫不間斷電源，這種不間斷電源從安裝到結(jié)束使用的越少壽命就越短，EPS、直流屏電池也一樣，如何把EPS、UPS以及直流電池整個用PCS來代替呢？
在微電網(wǎng)中應(yīng)用比較多的另外一塊是充電樁，充電樁電流非常大，多輛車同時充電會對電壓造成巨大的影響，所以增加一些儲能系統(tǒng)，在白天充電高峰的時候用電池的電給電動車充電就不會影響到電壓和電的穩(wěn)定性，晚上還可以吸納低谷電，整體優(yōu)勢比較明顯。
儲能在PCS綜合利用上比較少，但是整體來講這是個趨勢。在建筑一體化上，儲電的運用會越來越多，但是鉛酸電池的占地面積比較大，所以采用鋰電池會比較好，但是鋰電池成本比較高，所以總的來說，在電池儲能方面還沒有特別好的方案，如果能將電池的體積變小或者成本降低，那PCS在能源中的應(yīng)用將會越來越廣泛。
大規(guī)模的儲電難度比較大，成本比較高，儲熱的方式相對會比較好一點。儲熱可以采用：
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水儲熱，但是體積比較大
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用鍋爐儲熱
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用熔鹽儲熱
它們各自的優(yōu)勢會不一樣，如果有空間，那水儲熱的成本最低；如果用鍋爐儲熱，相對來講固體儲熱的比熱相對較好，但是壽命會比較短。
現(xiàn)在有一種新的鍋爐叫熔鹽鍋爐，可以在晚上的時候燒成熔鹽，把溫度升高到400-500度，白天再慢慢釋放，這種方式在大規(guī)模工廠以及寫字樓會比較適用。如果工廠或者寫字樓規(guī)模比較小，建議使用碳纖維這種方式供暖，因為這種方式的負(fù)荷不算大。
一些老的房屋改造需要增容，可以采用異聚態(tài)，不管是白天還是晚上都會產(chǎn)生能量，冬天的熱比可以做到1:3，夏天可以做到1:5，這種效率比空氣源熱泵的效率要更好一點，這樣的話整個用電負(fù)荷比直接產(chǎn)生電的供熱方式成本要低很多，效率也高出很多。
儲電、儲熱這兩種方式對整個大樓能源微網(wǎng)的安全和穩(wěn)定性非常有好處，所以在新建的建筑中間，把儲能、儲熱系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)去節(jié)能效果會比較明顯。
現(xiàn)在電動車發(fā)展的很快，老的建筑或者地下室直接加上充電樁的話，電流相對會比較大，變壓器可能會承受不了，所以建議在設(shè)計的過程中增加儲能系統(tǒng)，在低谷的時候儲電，在高峰的時候通過電池的方式給電動車充電，這樣對微電網(wǎng)建設(shè)的安全性效果會比較好。
智慧建筑能源微網(wǎng)運行管理
數(shù)據(jù)中心在大樓的用電負(fù)荷中也是巨大的。數(shù)據(jù)中心必須24小時不斷電，在大樓數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過程中，建議建成模塊化數(shù)據(jù)中心，模塊化數(shù)據(jù)中心有個優(yōu)點就是邊成長邊建設(shè)，可擴展性比較強，但是電源供應(yīng)必須要一次性到位，所以建議在整個微電網(wǎng)的建設(shè)過程中，把數(shù)據(jù)中心的數(shù)量定一個相對比較大的容量，這樣整個規(guī)劃設(shè)計會比較好。
數(shù)據(jù)中心建成以后，可以對整個大樓的光伏、光熱、玻璃幕墻、強電、弱電、儲能進(jìn)行很好的能源管理或運維，能源管理的方式要智能化，信息化程度要非常高。
1、智慧能源數(shù)據(jù)架構(gòu)
在智慧數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計上，平臺主站主要分為設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、仿真評估數(shù)據(jù)、能量管理數(shù)據(jù)、有序用電數(shù)據(jù)、售電管理數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)以及平臺門戶數(shù)據(jù)，為整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)提供支撐。
在整個設(shè)計過程中首先要確保能源管理的安全問題。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在建筑起火的原因67%來自于電路，因為增加了光伏、光熱、儲電、儲熱、充電樁、數(shù)據(jù)中心，整個系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，所以要確保安全性，要求會更高。
我們可以利用現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)，把每一個數(shù)據(jù)精確的傳輸?shù)綑C房，準(zhǔn)確把握能源數(shù)據(jù)，找到不安全的點，知道負(fù)荷如何變化，高峰低谷情況怎么樣，對整個電源質(zhì)量或者能源效果進(jìn)行分析。
2、智慧能源管理平臺
通過智慧能源管理平臺可以把控電源的安全，目前我們希望做到至少在3個月前就能知道大樓的風(fēng)險在哪里，便于及時排除故障，未來可能會要求半年甚至一年的提前預(yù)知期。
建筑節(jié)能是一個趨勢，那該如何實現(xiàn)節(jié)能？
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通過產(chǎn)能來實現(xiàn)節(jié)能
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通過峰谷電價來節(jié)能
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通過能源管理實現(xiàn)節(jié)能
很多建筑在鋪設(shè)電線的過程中，一開始電線供應(yīng)不足，對能量的估計也不足，所以后面增容的時候比較麻煩，尤其是機房，增加的速度往往比想象的快很多，所以通過能源大數(shù)據(jù)來計算未來增長的比例，在確保安全的情況下再做能源微網(wǎng)的拓展就比較有意義。
智慧建筑能源微網(wǎng)的實踐案例
1、北京首都機場
數(shù)據(jù)顯示，首都機場GTC停車樓光伏整體項目的樓頂采光帶面積達(dá)2400平方米，共計10條采光帶，光伏電站預(yù)計每年發(fā)電量約48.36萬千瓦時，年節(jié)能收益約53余萬元，可節(jié)約150多萬噸煤炭。
有業(yè)內(nèi)人士指出，《太陽能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》已明確指出將大力推進(jìn)光伏發(fā)電的多元化應(yīng)用，機場建設(shè)光伏電站不僅能夠為機場提供綠色能源，節(jié)能減排，降低成本，同時，還能成為普通民眾了解光伏的窗口，為普及可再生綠色能源提供非常好的宣傳渠道。
2、京滬高鐵南京南站及智慧物流中心
目前能源管理的應(yīng)用非常廣泛，可以在機場、火車站、高鐵站等大面積屋頂使用光伏、玻璃幕墻等能源一體化的建設(shè)，這種大型的場所能耗也非常高，從這些建筑入手，節(jié)能效果會更明顯。
精彩問答
1、 目前小區(qū)、機關(guān)單位、商業(yè)等停車場的智能充電樁資金方有哪些主體？
第一種，如果甲方自己投資當(dāng)然是最好；第二種，如果能計算出收益，會有很多的資金方愿意來投資，尤其充電樁這塊，未來整體的收益會比較好，但是因為目前收益率比較低，充電樁負(fù)荷也比較少，但是現(xiàn)在愿意投資的還是比較多的。
2、 目前推廣智慧建筑能源微電網(wǎng)主要遇到的問題是什么，你預(yù)測建筑能源微電網(wǎng)大面積推廣是什么時間？作為投資者現(xiàn)在投資智慧建筑能源微電網(wǎng)收益怎么樣？
最大的問題是一次性的投資會比較大，很多客戶沒有這么多的資金，未來可能采用合同能源管理的方式會比較好。能源微網(wǎng)的收益在商業(yè)屋頂?shù)男Ч容^好，特別是南方地區(qū)。作為投資者投資智慧建筑能源微電網(wǎng)的收益比投資光伏電站的收益要高，因為它有光伏、儲能、充電樁售電、供暖、以及數(shù)據(jù)中心信息化管理的收益，綜合收益率比較高。
總的來說投資智慧建筑能源微網(wǎng)的穩(wěn)定性比較好，因為一、用電負(fù)荷比較穩(wěn)定，二、管理起來比較方便，三、風(fēng)險比較低，目前最大的問題應(yīng)該就是合同能源管理還沒有一個完善的商業(yè)模式，現(xiàn)在還在探討階段。
3、 現(xiàn)在有沒有投資建筑能源微電網(wǎng)的案例？
光伏+光熱、儲能+儲熱、充電樁+數(shù)據(jù)中心這種完整的案例還不算多，但是這些應(yīng)用各個建筑里面都有，通過智慧能源云平臺連在一起形成能源微網(wǎng)就可以了。
（章健 新疆陽光電通科技股份有限公司董事長）
