凈零能耗的標(biāo)桿建筑怎樣煉成？光儲(chǔ)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(gè)世紀(jì)前，德國(guó)大文豪歌德在法國(guó)斯特拉斯堡大教堂前駐足，由衷感嘆"建筑是凝固的音樂(lè)。"時(shí)至今日，建筑不僅需要承載美學(xué)詠嘆，更需要超越視覺(jué)藝術(shù)范疇，賦予其內(nèi)在對(duì)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(chǔ)直柔"作為一種新興的綠色建筑理念與分布式微電網(wǎng)實(shí)踐，似一曲前衛(wèi)而和諧的旋律，巧妙融入了建筑設(shè)計(jì)與施工的每一個(gè)音符，奏響與自然共舞、共謀未來(lái)的綠色強(qiáng)音。

光儲(chǔ)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(fèi)側(cè)的革命將對(duì)建筑用能方式帶來(lái)變革，建筑的能源來(lái)源、用能種類以及供能系統(tǒng)方式都將出現(xiàn)巨大變化。國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》的"城鄉(xiāng)建設(shè)碳達(dá)峰行動(dòng)"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(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的"光儲(chǔ)直柔"建筑。

具體來(lái)看，光伏發(fā)電可以作為未來(lái)建筑主要能源供應(yīng)方式，通過(guò)在建筑表面，如屋頂、立面、遮陽(yáng)設(shè)施等集成高效光伏組件，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)建筑的電力自給自足或大幅度減少對(duì)外部電網(wǎng)的依賴。

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

構(gòu)建直流配電系統(tǒng)是推廣光儲(chǔ)直柔建筑的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換過(guò)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(fù)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(hù)難度。

柔性用電則是光儲(chǔ)直柔建筑的目的之一，建筑將具備與外部電網(wǎng)及電動(dòng)汽車等其他分布式能源靈活互動(dòng)的能力，以應(yīng)對(duì)大量可再生能源供給帶來(lái)的不確定性。一方面，建筑可以根據(jù)電網(wǎng)需求和電價(jià)波動(dòng)，智能調(diào)整自身的發(fā)電、用電和儲(chǔ)能策略，參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、需求響應(yīng)等服務(wù)，另一方面，建筑可通過(guò)雙向充電設(shè)施與電動(dòng)汽車等進(jìn)行能量交換，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元的角色，進(jìn)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(guó)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(chǔ)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(chǔ)能電站、直流充電樁、直流照明、直流暖通設(shè)備、直流風(fēng)機(jī)和直流電器等不斷投入商用和即將商用的趨勢(shì)，也讓光儲(chǔ)直柔建筑市場(chǎng)應(yīng)用潛力無(wú)限。

精研構(gòu)建示范標(biāo)桿，ABB賦能光儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)建筑零碳排放的主要途徑，光儲(chǔ)直柔建筑則是這一理念的最佳實(shí)踐，ABB解決方案全面涵蓋建筑光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電等領(lǐng)域，通過(guò)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(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能源智能、便捷、高效、穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)柔性調(diào)節(jié)與管理，提升光儲(chǔ)直柔建筑的智能化水平。同時(shí)，ABB也積極開展與第三方的合作，參與光儲(chǔ)直柔建筑示范建設(shè)，在源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化模式下，用可復(fù)制、可擴(kuò)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(chǎng)景需求，促進(jìn)建筑與新型電力系統(tǒng)的互動(dòng)，探索樓宇自動(dòng)化、能源管理和運(yùn)營(yíng)服務(wù)領(lǐng)域的多維度新機(jī)遇。

中建西南院濱湖設(shè)計(jì)總部作為四川省首個(gè)"近零碳建筑"、綠色三星和LEED金獎(jiǎng)建筑，是西部地區(qū)首個(gè)建成的采用光儲(chǔ)直柔技術(shù)的項(xiàng)目，光伏采用單晶硅組件，其一二期裝機(jī)容量約145KWp，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量30kWx2h。光能轉(zhuǎn)化的直流電，進(jìn)入地下室的直流配電機(jī)房和儲(chǔ)能機(jī)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(xiàng)目從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到落地的建設(shè)過(guò)程中，ABB專家緊密協(xié)同配合西南建筑設(shè)計(jì)院，并且ABB公司為打造這個(gè)光儲(chǔ)直柔建筑標(biāo)桿項(xiàng)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(guò)該項(xiàng)目實(shí)踐，參編了由西南建筑設(shè)計(jì)院主編的全國(guó)首個(gè)《建筑光儲(chǔ)直柔系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝標(biāo)準(zhǔn)圖集》，為光儲(chǔ)直柔系統(tǒng)設(shè)計(jì)理清技術(shù)思路、跨越諸多技術(shù)障礙，解決了"怎么設(shè)計(jì)"光儲(chǔ)直柔項(xiàng)目的難題。

在現(xiàn)有建筑的升級(jí)上，ABB同樣穩(wěn)步推進(jìn)——應(yīng)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(diǎn)示范項(xiàng)目，項(xiàng)目中應(yīng)用了ABB ZEE600智慧能源管理系統(tǒng)、eStorage智慧儲(chǔ)能小屋及EVinn TA充電樁，通過(guò)源荷儲(chǔ)的精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)現(xiàn)光伏消納及負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)控節(jié)能減碳。

獨(dú)木難成林，ABB近期也與南京國(guó)臣直流配電科技有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，將共同推進(jìn)光儲(chǔ)直柔創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)綠色低碳建筑示范項(xiàng)目落地，助力新型能源體系架構(gòu)的建設(shè)，同時(shí)雙方將攜手打造光儲(chǔ)直柔綠色智慧建筑生態(tài)圈，共同促進(jìn)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的建立，推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

光儲(chǔ)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(yīng)用方案中，最大化利用可再生能源，實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、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(chǔ)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(jiān)強(qiáng)直流配電系統(tǒng)。

光儲(chǔ)直柔未來(lái)發(fā)展，重新審視直流系統(tǒng)新時(shí)代價(jià)值

另一方面，光儲(chǔ)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(jì)末至20世紀(jì)初，直流與交流間的"電流戰(zhàn)爭(zhēng)"激烈展開，托馬斯?愛(ài)迪生力挺直流電，強(qiáng)調(diào)其安全性與經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)距離傳輸、便于變壓適應(yīng)多用途及驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)。最終，交流電憑借遠(yuǎn)距離高壓傳輸、交流變壓器及交流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，確立了在電網(wǎng)中的主導(dǎo)地位，成為國(guó)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(yīng)用場(chǎng)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(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心供電等領(lǐng)域。同時(shí)，智能電網(wǎng)概念的推進(jìn)要求電網(wǎng)具有更高的智能化水平和雙向互動(dòng)能力，直流系統(tǒng)在電力電子控制、快速響應(yīng)和電能質(zhì)量控制上具有的潛在優(yōu)勢(shì)，對(duì)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(píng)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(jìn)的制造工藝、嚴(yán)格的檢測(cè)試驗(yàn)、通過(guò)對(duì)大量的直流工程數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)積累，極大地提升了直流電氣產(chǎn)品在增加分?jǐn)嗨俣?、減少燃弧時(shí)間、提高滅弧效率、直流保護(hù)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(jì)理念上，ABB直流專用空氣斷路器Emax DC針對(duì)直流分?jǐn)嗬щy專門設(shè)計(jì)直流分?jǐn)嘞到y(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)，針對(duì)直流電流的測(cè)量原理專門設(shè)計(jì)分流器，針對(duì)直流保護(hù)開發(fā)了直流專用電子脫扣器，防止短路故障具有瞬動(dòng)和短路短延時(shí)I3（瞬動(dòng)）和I2（短延時(shí)），防止接地故障有G保護(hù)功能等。

在微型斷路器領(lǐng)域，1924年ABB發(fā)明了第一臺(tái)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(tái)熱磁技術(shù)的斷路器，時(shí)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(yīng)用于建筑、工業(yè)及機(jī)械制造、軌道交通、數(shù)據(jù)中心和家用儲(chǔ)能等領(lǐng)域，全方位守護(hù)用電安全，成為客戶可靠無(wú)憂之選。

縱觀如今能源危機(jī)、溫室效應(yīng)和碳排放等多重因素驅(qū)動(dòng)，光儲(chǔ)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(jìn)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(xué)凈零目標(biāo)，先進(jìn)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(jiān)強(qiáng)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(dòng)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。