中國儲能網(wǎng)訊：“雙碳”戰(zhàn)略目標任重道遠，建筑領域是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要一環(huán)。面向未來以可再生能源為主體的能源系統(tǒng)，建筑需主動適應，謀求自身能源系統(tǒng)的改變。我們不能只關心能耗，更應該關心建筑用能的碳排放量；不能只關心單體建筑的節(jié)能，更要關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。
清華大學院士江億首次提出的“光儲直柔”系統(tǒng)理念，致力于從建筑部門出發(fā)實現(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)型的兩個關鍵問題，即增加分布式可再生能源發(fā)電的裝機容量和有效消納波動的可再生能源發(fā)電量。
近日，生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《減污降碳協(xié)同增效實施方案》中也再次強調(diào)要“大力發(fā)展光伏建筑一體化應用，開展光儲直柔一體化試點”。
“光儲直柔”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），是在建筑領域應用光伏發(fā)電、儲能、直流配電和柔性用能四項技術的簡稱。
“光儲直柔”是建筑領域面向碳中和重大需求實現(xiàn)技術創(chuàng)新突破的重要途徑，目前已受到廣泛關注并得到國家、各部委等多個層面的政策支持。國務院關于印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案的通知》明確指出：“建設集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的‘光儲直柔’建筑?！弊》砍青l(xiāng)建設部印發(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“建設以‘光儲直柔’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_了相應政策支持光儲直柔建筑的實際落地，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“光儲直柔”項目落地提供經(jīng)費支持，對完成并網(wǎng)及驗收通過的實際投入200萬元以上且直流負載/總負載≥10%的“光儲直柔”項目，按項目實際建設投入20%以內(nèi)，一次性給予最高500萬元支持。這些政策支持為“光儲直柔”建筑的推廣應用提供了重要支撐，也對“光儲直柔”系統(tǒng)的關鍵理論、技術裝備、工程應用等提出了迫切需求。
作為面向碳中和目標的新興技術，“光儲直柔”需要在建筑場景的系統(tǒng)基本架構(gòu)、支撐系統(tǒng)構(gòu)建的關鍵設備、工程設計應用方法、系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)控制、產(chǎn)品和系統(tǒng)技術標準等多方面建立起相應的完備技術體系。當前，在多個部門的支持下，國內(nèi)多家單位已聯(lián)合在“光儲直柔”技術研發(fā)方面取得了一定突破，為實際工程的落地提供了有效支持。從“光儲直柔”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——應裝盡裝、產(chǎn)消明確。當前光伏自身技術已十分完備、成熟，光伏建筑一體化還有待在建筑領域、在不同建筑場景中提出更加合理的落地實施方案，例如光伏在城市、鄉(xiāng)村建筑中應當追求不同的目標，城市建筑可盡量以光伏“自產(chǎn)自消”為目標，提高自身光伏利用和消納比例；鄉(xiāng)村建筑則應當以成為類光伏電廠為目標，充分發(fā)揮鄉(xiāng)村建筑敷設光伏的潛力。與之相適應的綠色金融信貸模式等，也是支撐建筑光伏合理化利用、促進可再生能源發(fā)展的重要基礎。
儲——挖掘潛力、合理配置。建筑中可利用的儲能技術，一方面有賴于化學儲能電池技術的突破，一方面還應充分調(diào)動建筑自身具有的儲能資源，將傳統(tǒng)的建筑蓄冷蓄熱技術、建筑機電設備、帶蓄電池的電器等儲能資源有效調(diào)度，并且隨著新能源汽車的發(fā)展，建筑應將其周圍的新能源汽車納入統(tǒng)一的建筑能源系統(tǒng)，使之成為重要的儲能調(diào)度資源。
直——直流配電、合理變換。光伏利用、建筑機電設備直流化發(fā)展趨勢推動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)建還需要在相關直流機電設備的標準化、適應柔性調(diào)節(jié)需求的直流機電設備等方面開展攻關。直流機電設備也有望成為我國機電設備領域創(chuàng)新突破的重要途徑，對帶動這一傳統(tǒng)領域由大到強、實現(xiàn)中國創(chuàng)造具有重要意義。目前國家“十四五”重點研發(fā)計劃已針對建筑機電設備直流化設置了專門項目支持，對推動相關產(chǎn)品的研發(fā)、標準化和支撐“光儲直柔”工程實際應用提供了重要推力。
柔——充分調(diào)動、積極響應。建筑柔性用能的目標是為了能夠適應電力系統(tǒng)調(diào)度需求，使得建筑用電由剛性變?yōu)槿嵝?。這一目標的實現(xiàn)，既需要建筑自身具有柔性調(diào)節(jié)能力、完備的柔性響應策略，又需要電力系統(tǒng)調(diào)度調(diào)節(jié)進一步明確需求、提出對建筑或負荷聚集商的響應要求。在“雙碳”目標推動下，建筑柔性用能的實現(xiàn)需要在柔性用能指標、柔性響應方法和系統(tǒng)調(diào)節(jié)策略等方面進一步提出解決方案，并與電力系統(tǒng)中的需求側(cè)響應和虛擬電廠、碳市場等有效銜接。
清華大學建筑節(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、清華大學建筑節(jié)能樓等建筑中開展了“光儲直柔”系統(tǒng)的應用探索，為從實際案例中摸索經(jīng)驗、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“光儲直柔”建筑，已實現(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“光儲直柔”建筑的規(guī)?；瘧镁哂兄匾痉稁幼饔?。
“光儲直柔”技術的發(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、交通等多個領域的“產(chǎn)學研用”力量融合形成跨界合力。目前，中國建筑節(jié)能協(xié)會光儲直柔專委會等團體機構(gòu)成立，以期推動光儲直柔從基本理論到關鍵設備再到工程應用的良性發(fā)展，實現(xiàn)建筑領域與電力、交通等部門協(xié)同邁向碳中和目標。
