前文我們說(shuō)到，實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)行碳中和的主要工作，就是建立以可再生能源為主體的零碳電力和零碳余熱為主的零碳熱力，從而實(shí)現(xiàn)零碳的用電用熱。
【前文回顧】
全面電氣化是實(shí)現(xiàn)建筑碳中和的關(guān)鍵一步
本文就來(lái)展開(kāi)說(shuō)說(shuō)，建筑的零碳電力系統(tǒng)。
實(shí)現(xiàn)從以石化能源為基礎(chǔ)的碳基電力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為以可再生能源為基礎(chǔ)的零碳電力系統(tǒng)，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的主要任務(wù)之一。而安裝空間的問(wèn)題，以及發(fā)電端與終點(diǎn)用電功率變化的不同步性，恰恰需要“光儲(chǔ)直柔”配電系統(tǒng)給出解決方案。
【名詞解釋】光儲(chǔ)直柔
光儲(chǔ)直柔（PEDF），是在建筑領(lǐng)域應(yīng)用太陽(yáng)能光伏（Photovoltaic）、儲(chǔ)能（Energy storage）、直流配電（Direct current）和柔性交互（Flexibility）四項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)?！肮鈨?chǔ)直柔”新型建筑能源系統(tǒng)是發(fā)展零碳能源的重要支柱，有利于直接消納風(fēng)電光電。
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安裝空間難題的解決
發(fā)展建筑“光儲(chǔ)直柔”配電系統(tǒng)，與發(fā)展邊遠(yuǎn)地區(qū)集中式光伏基地相比有以下幾點(diǎn)：
1） 利用現(xiàn)有空閑空間，無(wú)需治理荒地，安裝成本低；
2） 納入建筑日常維護(hù)管理，降低維護(hù)成本；
3） 可接入建筑低壓配電系統(tǒng)中，無(wú)須送電上網(wǎng)，減少傳輸過(guò)程的投資和傳輸損耗等；
4） 避免建設(shè)超大功率的輸電系統(tǒng)的巨大投資和土地占用。
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用儲(chǔ)能破解不可調(diào)控的難題
化石能源和水電為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是通過(guò)電源側(cè)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)來(lái)平衡負(fù)載側(cè)的變化，而風(fēng)電、光電并不具備電源側(cè)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的條件，它的功率是由天氣狀況決定的，所以只能要求“荷隨源變”，或者增加巨大的蓄能環(huán)節(jié)來(lái)平衡源與荷之間的功率差別。
同時(shí)，通過(guò)“光儲(chǔ)直柔”建筑配電系統(tǒng)部分實(shí)現(xiàn)一天內(nèi)的電力調(diào)蓄，由用電終端（即“荷”側(cè)）根據(jù)電源側(cè)的變化自動(dòng)調(diào)整其用電功率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)每個(gè)瞬間的供需平衡。
“光儲(chǔ)直柔”建筑配電系統(tǒng)通過(guò)其所連接的蓄能裝置，以及可隨時(shí)改變自身用電功率的用電設(shè)備實(shí)現(xiàn)柔性用電，即平衡源與荷之間的矛盾，還由于實(shí)現(xiàn)了分布式產(chǎn)能和儲(chǔ)能，依靠自身的裝置提高終端用電的可靠性和安全性，減少了為追求高標(biāo)準(zhǔn)的供電可靠性而對(duì)配電網(wǎng)不斷加碼的多路冗余供電要求。
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建筑負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)
建筑用電的柔性是通過(guò)調(diào)節(jié)用戶側(cè)來(lái)解決發(fā)電與用電負(fù)荷不匹配問(wèn)題的一種能力，它可以來(lái)自三個(gè)方面。
一是建筑用電的設(shè)備，在保障生產(chǎn)生活基本質(zhì)量的前提下，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行時(shí)序、功率，實(shí)現(xiàn)用電規(guī)律調(diào)節(jié)；
二是儲(chǔ)能設(shè)施，投資建設(shè)儲(chǔ)能電池、蓄冷水箱、蓄冰槽、蓄熱裝置等，直接或間接的實(shí)現(xiàn)電力的儲(chǔ)存；
三是電動(dòng)車(chē)，通過(guò)智能充電樁連接電動(dòng)車(chē)電池和建筑配電系統(tǒng)，在滿足車(chē)輛使用需求的基礎(chǔ)上，挖掘冗余的電池容量，使停車(chē)場(chǎng)中電動(dòng)車(chē)發(fā)揮“移動(dòng)充電寶”的作用。
拿用電設(shè)備的柔性舉例。建筑中有豐富的可調(diào)節(jié)設(shè)備，可以轉(zhuǎn)移用電負(fù)荷，也可以消減用電負(fù)荷。
暖通空調(diào)就是典型的可調(diào)節(jié)負(fù)荷，通過(guò)控制空調(diào)啟停、改變工作頻率、改變風(fēng)量、精確溫度控制等方式，都可以在不影響或少影響用戶舒適度的情況下實(shí)現(xiàn)負(fù)荷柔性控制。
再比如照明系統(tǒng)，也可以在充分考慮人的舒適度的前提下，分時(shí)分區(qū)的制定精細(xì)化的調(diào)控策略。
總之，過(guò)去用電設(shè)備的調(diào)節(jié)手段主要為滿足多樣化的使用需求，現(xiàn)在則是利用用電設(shè)備的柔性改變建筑負(fù)荷形態(tài)，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)峰和可再生能源消納。
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直流配電是關(guān)鍵技術(shù)
隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，直流配電已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、地鐵、艦船、通訊、數(shù)據(jù)中心等多個(gè)場(chǎng)景。建筑終端用電設(shè)備和建筑光伏、儲(chǔ)能等分布式電源也正在直流化。照明裝置、IT設(shè)備、空調(diào)、冰箱、電梯、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備和裝置都在往直流驅(qū)動(dòng)的變頻控制發(fā)展。
直流配電具有形式簡(jiǎn)單、易控制、傳輸高效、便于光伏、儲(chǔ)能等分布式電源靈活接入等特點(diǎn)。在建筑“光儲(chǔ)直柔”系統(tǒng)中，直流配電是連接建筑光伏、建筑儲(chǔ)能、用電負(fù)荷和城市電網(wǎng)的橋梁。
作為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，直流配電可以取消直交變換環(huán)節(jié)，降低轉(zhuǎn)化損失，提高用電側(cè)的能源效率。很多直流配電案例的能效定量分析表明，采用直流配電系統(tǒng)后能效提升幅度在5%~10%，建筑光伏和儲(chǔ)能比例越高效果越顯著。
綜合所述，“光儲(chǔ)直柔”建筑的“柔性”有多大，就是其對(duì)電力供需平衡的調(diào)節(jié)潛力有多大，對(duì)建立以零碳電力為基礎(chǔ)的新型電力系統(tǒng)的作用有多大。
因此，發(fā)展建筑“光儲(chǔ)直柔”配電系統(tǒng)，正是為了破解零碳電力系統(tǒng)要大規(guī)模發(fā)展時(shí)所面臨的的安裝、調(diào)控難題的；也是調(diào)度各方面資源，以較低成本助力新型零碳電力系統(tǒng)建設(shè)的有效途徑，是建筑實(shí)現(xiàn)全面電氣化的有效措施。
參考資料：
[1]江億等，建筑運(yùn)行用能低碳轉(zhuǎn)型導(dǎo)論
[2]百度百科，光儲(chǔ)直柔
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