面向柔性用能的光储直柔建筑探索.docx

面向柔性用能的光储直柔建筑探索张涛未来，风光电会成为电网主力，能源系统会成为供给侧低碳甚至零碳 化的能源系统结构，低碳能源面临的主要问题将是调节和蓄能。建筑 之前是单纯的用户角色，未来需要从需求侧主动适应未来能源系统低 碳化发展要求，从用户变成未来能源系统中集生产、消费和调蓄三位 一体的功能复合体，成为能源系统重要的一部分。充分发挥建筑在未来能源系统中的重要作用，构建光储直柔的建筑新 型配电系统或者建筑新型能源系统，是实现零碳能源的重要途径。针 对不同类型的建筑以及这些建筑组成的建筑群区域甚至城市规模，我 们需要探索如何构建相应的光储直柔系统解决方案。对“光”的认识。建筑可以通过尽可能多地在建筑表面发展光伏，实 现对可再生资源的利用。实现建筑表面的光伏产能波动和建筑用能之 间更好的匹配，则是构建光储直柔系统的第一步。我们目前对不同类型建筑和不同建筑用能特点得出的初步研究结论 是:建筑大致可以分为利用可再生能源光伏作为消纳型和输出型两大 类。办公建筑大于六层、商场大于三层、公寓住宅大于十层的建筑可 以归为消纳型光优利用类型，这些建筑通过光储直柔或其他技术利用, 可以变成自身完全消纳光优、不够的部分从外电网取电的建筑类型。 其他建筑则可划分到输出型的光优利用类型。常见建筑包括农村建筑, 有望成为重要的光伏发电分布式能源基地，变成未来能源系统中有效 的电力输出节点。对“储"的认识。重新从建筑层面整体来认识储能资源，要充分挖掘 建筑里面或建筑周围可利用的资源，包括电动汽车、空调系统和建筑 热容自身之间，以及可储电的装置或者设备，对建筑各类储能资源从容量上或者可调功率上建立统一认识，把建筑变成一种等效电池概念, 在能源系统中进行重新定位。舒对建筑里面可利用的储能或者蓄能资源，研究认为，建筑可利用的 储能和蓄能资源不光有蓄电池或者电动汽车蓄电池资源，还包括建筑 里面可利用的本体资源，以及蓄冷和蓄热的资源，包括家里的电器设 备、储电设备等，都可以从“储"的角度重新认识和评估。关于建筑中可利用的储能或蓄能的技术手段，以集中空调系统为例, 初步研究结论表示，在建筑本体热容和空调系统作用下，建筑可以通 过冷量增减、平移或离散等措施实现空调控制任务或者目标，保障室 内温度在26C左右的需求，通过空调系统实现小时尺度能量的转移, 为未来实现光储直柔建筑里面的空调系统储能资源的评估或者调度 提供较好基础。我们也可以重新认识电动车在能源系统中作为可有效调动储能资源 的作用。未来交通出行电气化将呈现势不可挡的趋势，从建筑用能角 度来说，很多私家车停在建筑周围的停车场，同时电力系统发展需要 柔性可调节或者灵活负载。综合以上特点，未来电动车应该是实现交 通层面、建筑层面以及电力层面之间协同互动的重要载体。车和建筑 之间的关系，涉及到车行为规律以及在此基础上的用电情况。当前的 初步评估已发现，车在各个建筑节点之间转移的活动规律、平均停留 时间反映了车可以作为未来建筑有效的蓄能资源。在此基础上，可以 对可响应充电调节设备，包括双向充放电的充电桩和车的关系进行更对“直"对“直"多初步研究工作。的认识。要初步认识可再生能源的直流化趋势，建筑能源系 统相关的机电设备，包括常见的直流LED照明，以及常见于直流变频 空调等的高效机电设备，都是直流化趋势。源侧和机电设备两方面共 同发展，给直流化带来了新的发展机遇。在此基础上，直流相关技术 方面也有进展，包括建筑节能协会标准民用建筑直流配电设计标准 T/CABEE030-2022的颁布实施。直流相关研究方面，未来将针对配电设备或者接口标准等，包括更多建筑里面可利用的直流机电设备或 者电器开展进一步研发。对“柔"的认识。首先是要界定清楚边界，建筑和能源系统之间，如 果有季度或者更长时间尺度的供需不匹配问题，可靠外部条件解决。 而光储直柔系统的主要任务是解决建筑的日内不匹配问题。怎么刻画 建筑柔性，以及在建筑自身可调节柔性措施和设备的层面上怎么利用 建筑自身可利用的资源，满足电网期望实现的用电曲线，这是需要进 一步探讨的问题。对于光储直柔建筑的几个层面，未来我们希望能提出一些明确的指导 性原则，在充分利用光优“应装尽装"的基础上，有效区分出建筑是 产能还是消费者的角色，实现产能明确的目的，挖掘出具有潜力的合 理配置，主动响应和实现供需匹配。