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光储直柔到底是什么BIPV建筑发展的重要

来源:智能建筑 时间:2024/11/1

“光储直柔”新型建筑电力系统,是清华大学江亿院士主导提出的技术路径,是极高复杂度的技术集成创新和模式机制突破,是国内外最前沿的新型建筑能源系统,是建筑领域十四五期间的首次提出的发展方向。

国务院《年前碳达峰行动方案》的“城乡建设碳达峰行动”当中提出建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的光储直柔建筑。

在“双碳”目标指引下,未来的电力系统将转型成为以可再生能源为主体的零碳电力系统。

“光储直柔”建筑配电系统可有效解决电力系统零碳化转型的两个关键问题,即增加光伏建筑一体化(BIPV)的装机容量和有效消纳波动的可再生能源发电量。

△光储直柔建筑配电系统

01光

“光”指的是建筑中的太阳能光伏发电,光伏建材作为建筑材料可直接融于建筑。

随着晶硅电池片的成本不断降低,以及晶硅光伏建材在色彩、外形等方面,与建筑结合形式越来越丰富,目前晶硅光伏建材已成为BIPV建筑中使用最广泛的建材之一。

光伏装机容量的爆发式增长得益于晶硅电池片效率的持续提升和成本的持续降低。大规模生产的单、多晶电池平均转换效率分别从年的17.5%和16.5%,提升至年的26%和25%(来源于实验室数据),电池效率12年来提升了8%。未来随着新技术的不断突破和制作工艺的提升,其效率还将会不断提高。

△国内首款色彩化晶硅光伏建材-琉璃

光伏发电在成本方面,较传统发电系统的经济性优势也在不断体现。我国光伏成本从年前后的约10元/Wp降低至近年来的1.5元/Wp(数据来源于能源信息平台)。

△国内首款纹理化晶硅光伏建材-青砖

02储

“储”指的是建筑中的储能设备,包括电化学储能、生活热水蓄能、建筑围护结构热惰性蓄能等多种形式。

有效、安全、经济的储能方式对于可再生能源的高效利用来说至关重要。

为了应对建筑储能需求,应从“硬性”的储能技术和“软性”的储能模式两方面共同着手,提出适用于不同应用场景的储能解决方案。

项目案例分享:

△BIPV+光储直柔示范项目-山西智慧绿建示范园

英利嘉盛将光伏发电、分布式储能、直流电建筑及柔性控制系统四种技术结合,为该建筑提供的光储直柔系统设计方案,使建筑通过运用柔性用电的建筑管理系统,实现建筑用电的自我调节和自主优化,为地下停车场提供了照明,降低了能源损耗,实现了光伏发电与智能电网技术的有机融合,更好的体现了绿色低碳理念。

该建筑年发电量可达7.9万度,相当于年减排二氧化碳78.95吨,减少了31.68吨煤碳燃烧所产生的温室气体,减排粉尘21.54吨、二氧化硫2.38吨。项目的建成提高了山西建投在山西省绿色建筑发展的地位,增加了山西发展的含“绿”量。

03直

“直”指的是建筑低压直流配电系统。直流设备连接至建筑的直流母线,直流母线通过AC/DC变换器与外电网连接,构建直流电器生态是推广“光储直柔”系统的基础。

随着直流配电技术的不断成熟,直流建筑相关标准也越来越多。《民用建筑直流配电工程技术导则》(建标工[]号)已启动编制,已于年初发布并启动2.0版编制工作。标准重在从建筑电气设计工作者的角度出发,解决低压直流配电当前面临的主要问题,并与既有的国标《民用建筑电气设计标准》(GB-)形成相互补充。

△《民用建筑直流配电工程技术导则》与国标《民用建筑电气设计标准》(GB-)的关联

04柔

“柔”指的是柔性用电,也是“光储直柔”系统的最终目的。柔性建筑的概念是由国际能源署IEAEBCAnnex67课题(-)系统提出:在满足正常使用的条件下,通过各类技术使建筑对外界能源的需求量具有弹性,以应对大量可再生能源供给带来的不确定性。

随着建筑光伏、储能系统、智能电器等融入建筑直流配电系统,建筑将不再是传统意义上的用电负载,而将兼具发电、储能、调节、用电等功能。

项目案例分享:

△BIPV+光储直柔示范项目-雄安新区国网容东供电服务中心项目

英利嘉盛为大楼设计了低压直流微电网建设方案,有效降低了光伏发电通过电网长距离传输造成的损耗下降。技术先进的直流照明应用,使得整个照明系统功率损耗下降15%。

系统每年平均发电16.05万度,每年可节约标准煤45.51吨,减少碳排放.9吨,系统还能实现离网安全运行4个小时,进一步提高了楼宇电气化水平。

05发展光储直柔的意义

1、加快构建新型电力系统

通过灵活用电、分布式储能、电动车以及充电桩有序双向充电放电等柔性措施,促进新能源稳定消纳。

提高供电可靠性,实现可靠性由电网独担向电网与用户共担的转变。

2、加快发展双碳新型能源系统

推动农村能源变革,有力支撑乡村振兴战略。

提升城乡能源普遍服务水平,满足人民生产生活用电、冷、热等多样化用能需求,显著提升百姓居住环境舒适性和能源服务水平。

3、带动制造产业有效投资

创造能源领域新业态,“光储直柔”应用扩展到区域级、城市级,可形成城市和园区综合能源服务、区域“虚拟电厂”等新业态,带动更大规模社会投资。

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