一文读懂碳中和行动方案中的“光储直柔”究竟是啥？

2021年10月24日，国务院印发《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》，《通知》中明确要求：提高建筑终端电气化水平，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。

“光储直柔”建筑是啥建筑？

“光”和“储”分别指分布式光伏和分布式储能，作为建筑配用电系统重要组成部分；“直”指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；“柔”则是指建筑用电设备应具备可中断、可调节的能力，使建筑用电需求从刚性转变为柔性。

日常生活中用的电都是交流电，而光伏等可再生能源发出来的电为直流电，常见的光伏建筑都会安装逆变器，以便将直流电转变为交流电，供日常使用。转换过程中，就会造成电量的损失。所以与常规光伏建筑相比，光伏直流建筑具备电能利用率高(提高6-8%)、节能优势明显、设备投资少，投资回收期短(省去逆变、变压等设备，节省设备初投资约10%)等优势。而且建筑上应用直流配电，可获得显著改善系统性能，安全性显著提高，电源品质提高等优势。

分析“光储直柔”建筑对于城市电网的作用，有以下几项内容：

1）削减夏季空调负荷峰值：空调是导致夏季负荷峰值的主要原因之一。如果能够充分挖掘空调系统的灵活性，一方面配置蓄冷、蓄冰、蓄电等储能设施，另一方面结合建筑的用能需求和负荷特性优化空调的运行调度策略，则有可能大幅降低夏季空调的负荷峰值。

2）缓解电网增容压力：电力负荷增容快的原因一方面是空调等建筑用电负荷的增长，另一方面是电动汽车的数量增长。光储直柔建筑电能不仅可为室内所用，还可以连接邻近停车场的充电桩。深圳市电网曾经有过计算，假设延续近年增速到“十四五”末期深圳市建筑用电峰值负荷达2 500万kW，如果通过发展“光储直柔”新型建筑配用电系统削减50%的建筑用电峰值，则可以减小电网投资50亿~60亿元。

3）增强电网供电可靠性：在用户侧增加分布式电源，利用直流微电网接入简单、调控灵活的优势，能够有效地提升用电的可靠性，并且配合峰谷电价、需求响应等激励政策，还能够降低用户的用电成本。发展“光储直柔”新型建筑配用电系统，充分利用两部制电价和峰谷电价差，可从用户侧进一步降低用能费用。

光储直柔碳中和技术想象空间大，应用场景以及空间非常巨大。中国建筑旗下子公司中建科技集团投入大量科研经费、与清华大学成立“未来城市联合实验室”共同研究“光储直柔”核心技术，并形成多项代表性示范工程。“光储直柔”技术包括光伏发电、直流配电、双向充电、柔性控制四个阶段的一种新型能源技术，初步预计或可为建筑运行减碳约25%。

典型的“光储直柔”建筑

早在今年年初，一座三星级绿色建筑和超低能耗建筑完工了，这就是同煤集团双创中心。而这座建筑就采用了光伏建筑一体化及交直流智能微网技术，使用了嘉盛光电的产品。

项目总用地面积15281平方米，总建筑面积28244.65平方米，主要包括光伏建筑一体化系统480千瓦、750伏直流母线微网系统500千瓦、锂电储能系统500度电以及交直流充电桩20台。

同煤集团双创中心建筑外表面是发展光伏的重要资源，应充分开发利用，在建筑上使用“光、储、直、柔"新型配电方式，有利于接纳自身光伏和外来风电光电，是今后建筑配电的发展方向。

与其他光伏建筑相比，同煤双创中心最大的特点是，该建筑是我国首座也是规模最大的光伏直流微网建筑，对于推动直流微网在城市建筑中的应用具有十分重要的示范意义。

不止是城市，农村也可推广

清华大学教授、建筑环境工程专家江亿院士是“光储直柔”技术的主要推动者之一。他在接受采访时表示，发展新型主动式的智能充电桩系统，所有居住小区的车位都应实现一位一桩，这样既能解决发展新能源电池的汽车的问题，又能解决新型电力系统建设的问题。而“光储直柔”建筑在此有巨大潜力。

江亿说：“我们做过很多仿真分析，一座大楼里有 280kW 的光伏电池，可以连接 100 个充电桩，供 100 辆车使用。按照这种模式可以有效消纳光伏电力，除个别冬天的光电不足外，其他时候都能满足车的需求，并且有效消纳了光伏电力。”

江亿表示，“光储直柔”不仅仅可以用在城市，农村也可以大力推广。“光储直柔”建筑配电在城市的“光储直柔”和农村的发展模式不太一样，一个是消纳风电光电，另一个则是解决自身用能的同时产出更多的电反送到电网，这是城乡的区别。

按照现在对农村房屋现状的调查统计，只要把现有屋顶的闲置空间都充分利用，安装光伏，不仅可以解决农民的生活用能（包括炊事、采暖）、生产用能（电动拖拉机、电动水泵和其它农机）、交通用能，还可以有一部分电用来发电上网，成为农村新的经济收入。江亿院士以“光储直柔”试点之一的山西省芮城县为例，这一技术在全县建成主动式充电桩网络，然后实现车和农机具的电气化，再通过它来消纳自身的风电、光电。“无论是县城还是大城市，都是根据其不同的特点进行不同的布局安排。”

来源：网易科技《新基建访谈》、光伏建筑等