凈零能耗的標桿建筑怎樣煉成？光儲直柔系統(tǒng)商用化成關(guān)鍵

北京2024年6月25日 /美通社/ -- 約兩個世紀前，德國大文豪歌德在法國斯特拉斯堡大教堂前駐足，由衷感嘆"建筑是凝固的音樂。"時至今日，建筑不僅需要承載美學詠嘆，更需要超越視覺藝術(shù)范疇，賦予其內(nèi)在對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)切與內(nèi)涵。作為傳統(tǒng)的碳排放"大戶"，現(xiàn)代建筑正以一種前所未有的姿態(tài)，演繹向低碳先鋒的華麗轉(zhuǎn)身，而"光儲直柔"作為一種新興的綠色建筑理念與分布式微電網(wǎng)實踐，似一曲前衛(wèi)而和諧的旋律，巧妙融入了建筑設(shè)計與施工的每一個音符，奏響與自然共舞、共謀未來的綠色強音。

光儲直柔電能系統(tǒng)，開啟建筑綠色低碳新篇章

能源供給側(cè)和消費側(cè)的革命將對建筑用能方式帶來變革，建筑的能源來源、用能種類以及供能系統(tǒng)方式都將出現(xiàn)巨大變化。國務院《2030年前碳達峰行動方案》的"城鄉(xiāng)建設(shè)碳達峰行動"中提到需提高建筑終端電氣化水平，建設(shè)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。

具體來看，光伏發(fā)電可以作為未來建筑主要能源供應方式，通過在建筑表面，如屋頂、立面、遮陽設(shè)施等集成高效光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)建筑的電力自給自足或大幅度減少對外部電網(wǎng)的依賴。

有效、安全、經(jīng)濟的儲能方式對于可再生能源的高效利用至關(guān)重要，通過給建筑配備儲能系統(tǒng)，如電池儲能或超級電容器等設(shè)備，能夠存儲光伏發(fā)電產(chǎn)生的多余電能。當光照不足或用電高峰時，儲能系統(tǒng)釋放儲存的電能，平抑供需波動，確保建筑能源供應的穩(wěn)定性和可靠性。

構(gòu)建直流配電系統(tǒng)是推廣光儲直柔建筑的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換過程中存在電能損耗，而采用直流配電技術(shù)將光伏產(chǎn)生的直流電直接用于建筑內(nèi)各類直流負載，如LED照明、空調(diào)、電腦等，避免了多次交直流轉(zhuǎn)換損失，提高了能源利用效率，降低了設(shè)備成本和維護難度。

柔性用電則是光儲直柔建筑的目的之一，建筑將具備與外部電網(wǎng)及電動汽車等其他分布式能源靈活互動的能力，以應對大量可再生能源供給帶來的不確定性。一方面，建筑可以根據(jù)電網(wǎng)需求和電價波動，智能調(diào)整自身的發(fā)電、用電和儲能策略，參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、需求響應等服務，另一方面，建筑可通過雙向充電設(shè)施與電動汽車等進行能量交換，實現(xiàn)電動汽車作為移動儲能單元的角色，進一步優(yōu)化能源管理和提高整體能效。

綜上所述，伴隨著我國能源體系轉(zhuǎn)型，電力系統(tǒng)在電源、可調(diào)性、穩(wěn)定性等方面面臨著重大變化，光儲直柔成為挖掘利用建筑柔性資源的有效手段，而建筑光伏發(fā)電、儲能電站、直流充電樁、直流照明、直流暖通設(shè)備、直流風機和直流電器等不斷投入商用和即將商用的趨勢，也讓光儲直柔建筑市場應用潛力無限。

精研構(gòu)建示范標桿，ABB賦能光儲直柔與微網(wǎng)架構(gòu)

用能結(jié)構(gòu)變革、能效提升、節(jié)能管理能力提高是實現(xiàn)建筑零碳排放的主要途徑，光儲直柔建筑則是這一理念的最佳實踐，ABB解決方案全面涵蓋建筑光伏發(fā)電、儲能、直流配電等領(lǐng)域，通過植入ABB創(chuàng)新的數(shù)字化技術(shù)，依托ABB Ability能源綜合管理平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能源智能、便捷、高效、穩(wěn)定的動態(tài)柔性調(diào)節(jié)與管理，提升光儲直柔建筑的智能化水平。同時，ABB也積極開展與第三方的合作，參與光儲直柔建筑示范建設(shè)，在源網(wǎng)荷儲一體化模式下，用可復制、可擴展、易安裝的解決方案，滿足工業(yè)、商業(yè)和居住建筑的多場景需求，促進建筑與新型電力系統(tǒng)的互動，探索樓宇自動化、能源管理和運營服務領(lǐng)域的多維度新機遇。

中建西南院濱湖設(shè)計總部作為四川省首個"近零碳建筑"、綠色三星和LEED金獎建筑，是西部地區(qū)首個建成的采用光儲直柔技術(shù)的項目，光伏采用單晶硅組件，其一二期裝機容量約145KWp，儲能系統(tǒng)容量30kWx2h。光能轉(zhuǎn)化的直流電，進入地下室的直流配電機房和儲能機房，再以直流電的方式供給零碳示范區(qū)辦公用電、地下室照明、充電樁等使用。該項目從規(guī)劃、設(shè)計到落地的建設(shè)過程中，ABB專家緊密協(xié)同配合西南建筑設(shè)計院，并且ABB公司為打造這個光儲直柔建筑標桿項目提供了新近、全面的直流配電相關(guān)產(chǎn)品，包括直流框架開關(guān)、直流塑殼開關(guān)、直流微型斷路器、直流防雷產(chǎn)品等。此外，還通過該項目實踐，參編了由西南建筑設(shè)計院主編的全國首個《建筑光儲直柔系統(tǒng)設(shè)計及安裝標準圖集》，為光儲直柔系統(tǒng)設(shè)計理清技術(shù)思路、跨越諸多技術(shù)障礙，解決了"怎么設(shè)計"光儲直柔項目的難題。

在現(xiàn)有建筑的升級上，ABB同樣穩(wěn)步推進——應用ABB智慧能源創(chuàng)新技術(shù)的深圳蛇口大廈改造成為近零碳排放建筑試點示范項目，項目中應用了ABB ZEE600智慧能源管理系統(tǒng)、eStorage智慧儲能小屋及EVinn TA充電樁，通過源荷儲的精準調(diào)控實現(xiàn)光伏消納及負荷的優(yōu)化調(diào)控節(jié)能減碳。

獨木難成林，ABB近期也與南京國臣直流配電科技有限公司達成戰(zhàn)略合作，將共同推進光儲直柔創(chuàng)新技術(shù)應用，推動綠色低碳建筑示范項目落地，助力新型能源體系架構(gòu)的建設(shè)，同時雙方將攜手打造光儲直柔綠色智慧建筑生態(tài)圈，共同促進相關(guān)行業(yè)標準或規(guī)范的建立，推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

光儲直柔建筑的新型能源體系架構(gòu)同樣可拓展至微網(wǎng)或分布式能源直流應用方案中，最大化利用可再生能源，實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲、端的分布式能源發(fā)展綜合調(diào)度與高效利用，而ABB在一體化智能光儲充、微電網(wǎng)智能化管理和直流配電網(wǎng)等領(lǐng)域具有完整的解決方案，可以搭建高度安全可靠、智能高效的堅強直流配電系統(tǒng)。

光儲直柔未來發(fā)展，重新審視直流系統(tǒng)新時代價值

另一方面，光儲直柔建筑的興起，使交直流技術(shù)的討論再次回歸大眾視角。19世紀末至20世紀初，直流與交流間的"電流戰(zhàn)爭"激烈展開，托馬斯?愛迪生力挺直流電，強調(diào)其安全性與經(jīng)濟性，而尼古拉?特斯拉與喬治?威斯汀豪斯則推崇交流電，因其能高效遠距離傳輸、便于變壓適應多用途及驅(qū)動電機技術(shù)。最終，交流電憑借遠距離高壓傳輸、交流變壓器及交流電動機的技術(shù)優(yōu)勢，確立了在電網(wǎng)中的主導地位，成為國際主流供電模式。

如今，隨著用能從依賴化石燃料轉(zhuǎn)向更多使用清潔能源，直流電應用場景得到了極大拓展，特別是在高壓直流輸電、可再生能源并網(wǎng)、電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心供電等領(lǐng)域。同時，智能電網(wǎng)概念的推進要求電網(wǎng)具有更高的智能化水平和雙向互動能力，直流系統(tǒng)在電力電子控制、快速響應和電能質(zhì)量控制上具有的潛在優(yōu)勢，對于間歇性能源的整合更為高效，在局部微電網(wǎng)中也更具的靈活性，促使業(yè)界重新評估交直流技術(shù)的選擇和融合。

ABB始終引領(lǐng)直流專用電氣產(chǎn)品的創(chuàng)新與發(fā)展，先進的制造工藝、嚴格的檢測試驗、通過對大量的直流工程數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗積累，極大地提升了直流電氣產(chǎn)品在增加分斷速度、減少燃弧時間、提高滅弧效率、直流保護控制等方面的性能和參數(shù)。例如在直流斷路器的產(chǎn)品設(shè)計理念上，ABB直流專用空氣斷路器Emax DC針對直流分斷困難專門設(shè)計直流分斷系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)，針對直流電流的測量原理專門設(shè)計分流器，針對直流保護開發(fā)了直流專用電子脫扣器，防止短路故障具有瞬動和短路短延時I3（瞬動）和I2（短延時），防止接地故障有G保護功能等。

在微型斷路器領(lǐng)域，1924年ABB發(fā)明了第一臺現(xiàn)代微型斷路器并獲得發(fā)明技術(shù)專利，是世界上第一臺熱磁技術(shù)的斷路器，時至今日恰逢100周年，ABB微型斷路器現(xiàn)以卓越品質(zhì)，廣泛應用于建筑、工業(yè)及機械制造、軌道交通、數(shù)據(jù)中心和家用儲能等領(lǐng)域，全方位守護用電安全，成為客戶可靠無憂之選。

縱觀如今能源危機、溫室效應和碳排放等多重因素驅(qū)動，光儲直柔電能系統(tǒng)作為建筑碳中和的有效解決方案，有望促進建筑行業(yè)新一輪的能源革命。而ABB恪守綠色承諾，發(fā)布2030與2050科學凈零目標，先進的直流電力技術(shù)與全系列高性能的直流專用產(chǎn)品，不僅可以打造堅強的建筑直流配電網(wǎng)，一站式直流配電解決方案全面滿足建筑直流配電的各種需求，并且融合ABB Ability創(chuàng)新的數(shù)字化能源解決方案，將加速推動建筑綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，激發(fā)建筑"新質(zhì)生產(chǎn)力"，開啟更為廣闊的商業(yè)空間。