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范疇，賦予其內在對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的關切與內涵。作為傳統(tǒng)的碳排放"大戶"，現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實踐，似一曲前衛(wèi)而和諧的旋律，巧妙融入了建筑設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
能源供給側和消費側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)方式都將出現巨大變化。國務院《2030年前碳達峰行動方案》的"城鄉(xiāng)建設碳達峰行動"中提到需提高建筑終端電氣化水平，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。
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、遮陽設施等集成高效光伏組件，將太陽能直接轉化為電能，實現建筑的電力自給自足或大幅度減少對外部電網的依賴。
有效、安全、經濟的儲能方式對于可再生能源的高效利用至關重要，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備，能夠存儲光伏發(fā)電產生的多余電能。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。
構建直流配電系統(tǒng)是推廣光儲直柔建筑的基礎，傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)在轉換過程中存在電能損耗，而采用直流配電技術將光伏產生的直流電直接用于建筑內各類直流負載，如LED照明、空調、電腦等，避免了多次交直流轉換損失，提高了能源利用效率，降低了設備成本和維護難度。
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，建筑可以根據電網需求和電價波動，智能調整自身的發(fā)電、用電和儲能策略，參與電網調峰調頻、需求響應等服務，另一方面，建筑可通過雙向充電設施與電動汽車等進行能量交換，實現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型，電力系統(tǒng)在電源、可調性、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。
精研構建示范標桿，ABB賦能光儲直柔與微網架構
用能結構變革、能效提升、節(jié)能管理能力提高是實現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、直流配電等領域，通過植入ABB創(chuàng)新的數字化技術，依托ABB Ability能源綜合管理平臺，能夠實現建筑能源智能、便捷、高效、穩(wěn)定的動態(tài)柔性調節(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，在源網荷儲一體化模式下，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域的多維度新機遇。
中建西南院濱湖設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、設計到落地的建設過程中，ABB專家緊密協(xié)同配合西南建筑設計院，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產品，包括直流框架開關、直流塑殼開關、直流微型斷路器、直流防雷產品等。此外，還通過該項目實踐，參編了由西南建筑設計院主編的全國首個《建筑光儲直柔系統(tǒng)設計及安裝標準圖集》，為光儲直柔系統(tǒng)設計理清技術思路、跨越諸多技術障礙，解決了"怎么設計"光儲直柔項目的難題。
在現有建筑的升級上，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控實現光伏消納及負荷的優(yōu)化調控節(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的建設，同時雙方將攜手打造光儲直柔綠色智慧建筑生態(tài)圈，共同促進相關行業(yè)標準或規(guī)范的建立，推動行業(yè)高質量發(fā)展。
光儲直柔建筑的新型能源體系架構同樣可拓展至微網或分布式能源直流應用方案中，最大化利用可再生能源，實現源、網、荷、儲、端的分布式能源發(fā)展綜合調度與高效利用，而ABB在一體化智能光儲充、微電網智能化管理和直流配電網等領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，強調其安全性與經濟性，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動電機技術。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優(yōu)勢，確立了在電網中的主導地位，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、電動汽車充電基礎設施、數據中心供電等領域。同時，智能電網概念的推進要求電網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，在局部微電網中也更具的靈活性，促使業(yè)界重新評估交直流技術的選擇和融合。
ABB始終引領直流專用電氣產品的創(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據分析和經驗積累，極大地提升了直流電氣產品在增加分斷速度、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。例如在直流斷路器的產品設計理念上，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。
ABB現代微型斷路器發(fā)明100周年，廣泛頻譜直流產品全系列組合守護用電安全
在微型斷路器領域，1924年ABB發(fā)明了第一臺現代微型斷路器并獲得發(fā)明技術專利，是世界上第一臺熱磁技術的斷路器，時至今日恰逢100周年，ABB微型斷路器現以卓越品質，廣泛應用于建筑、工業(yè)及機械制造、軌道交通、數據中心和家用儲能等領域，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與全系列高性能的直流專用產品，不僅可以打造堅強的建筑直流配電網，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)新的數字化能源解決方案，將加速推動建筑綠色低碳轉型發(fā)展，激發(fā)建筑"新質生產力"，開啟更為廣闊的商業(yè)空間。
