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什么是光储直柔?
光储直柔是指在建筑领域应用太阳能光伏、储能、直流配电和柔性交互四项技术,实现减少建筑领域的碳排放以及能源高效利用、自给自足。
“光”:通过在建筑屋顶、外立面等区域安装光伏设备,将太阳能转化为电能,为建筑提供电力支持。
“储”:也就是储能技术。由于太阳能的间歇性和不稳定性,储能系统的存在至关重要。常见的储能设备如锂电池储能系统,能够快速响应电力需求的变化,提高电力供应的稳定性和可靠性。
“直”:直流配电技术。建筑配用电网的形式发生改变,从传统的交流配电网改为采用低压直流配电网,这种形式简单、易于控制、传输效率高。
“柔”:柔性用电技术。它强调建筑用电的灵活性和可调节性。通过智能控制系统,根据实时的电力供应和需求情况,自动调整建筑内的用电设备运行状态。
光储直柔的优势
安装相对简单
就拿一般写字楼供电来说,之前的方式通过远程输电,或是发电设施的建设,或是输送设施,需要大片的土地;而光储直柔中的光伏板一般放置在屋顶,屋顶的面积不够就用到建筑物的外立面,现在有相应的技术发展可以解决外立面部分安装转化、储能电池美观、多样性的问题。
能效损失小
传统建筑大多采用交流配电系统,发电产生直流电→直流电转成交流电远程输送→交流电再转成直流电供建筑使用,在整个过程中交直流变换损耗大、输送线性损耗大;而光储直柔采用的直流配电技术,电力的产生和使用全程均为直流电,预计相比传统方式,综合能效提升10-15%。
扩容容量小
随着社会用电量的增长,第三产业用电量更是同比增长9.9%,电网扩容目前来看是将持续进行。传统方式扩容的依据是:发电峰值+用电峰值,扩容容量大;而运用柔性用电技术,扩容依据为柔性调节后的均值,容量小。
可调节性好
由于传统方式,面对用电终端较多,无法具体预估用电量的多少,可调节性较差,如出现的波峰波谷;但光储直柔用电发电针对对象一般为有限的建筑物,并且一般配套能源管理系统,用于监控调整充电、用电,可调节性好。
也面临着挑战
“光储直柔”技术的推广和应用也面临着挑战。如初期投资成本较高,技术标准和规范尚不完善,公众对该技术的认知度和接受度有待提高等。但随着技术的不断进步和成本的逐步降低,以及政策的支持和引导,相信“光储直柔”技术将在未来建筑领域得到更广泛的应用。为构建绿色、低碳、智能的建筑环境发挥重要作用,成为推动能源革命和建筑可持续发展的强大动力。
如一般写字楼屋顶的面积有限,而且相对狭窄,这种情况下我们理所应当的就想到建筑物外立面,一般的光伏晶板放在建筑物外立面又或许实在不美观,其实针对这种矛盾,有两种解决方案。
1、钙钛矿光伏玻璃:钙钛矿是一类具有特殊晶体结构的材料,其光伏玻璃可溶液加工、能量转换效率提升潜力大等优点。
2、碲化镉薄膜光伏玻璃:碲化镉是一种化合物半导体材料,通过在玻璃表面沉积碲化镉薄膜制成光伏玻璃。这种玻璃颜色丰富,可根据需求调整,且弱光响应好,在不同光照条件下都能有一定发电效率。
但也面临着现阶段稳定性相对差、使用时长短等问题,但随着技术的进步,相信这些问题都会解决或找到平衡点。
现有应用案例
上海海纳工程院
采用数字化手段及光储直柔系统等,实现部分能源自产自销。建筑光伏年发电量可达12.88万度,可再生能源电力替代率达17.37%,建筑能耗强度降低26%,年碳排量降低54.50吨。
深圳国际低碳城建科院未来大厦
全国首个走出实验室规模化应用的全直流建筑项目。采用钢结构模块化建造,有办公等多种业态。利用BIPV光伏形式,储能容量为277kWh/100kW,设计了375伏和48伏两种直流电压等级,采用基于直流母线电压的自适应控制技术。