87头条碳排放减少近一半，一年节约10万度电，但置身其中，使用者却觉察不到任何改变。这是全球首个运行中的“光储直柔”建筑——深汕特别合作区中建绿色产业园办公楼运行一年多来的“成绩单”。
“不因节能降碳而降低使用体验，这正是我们所希望的”，中建科技集团有限公司绿色发展研究中心总经理齐贺对近日记者说。2021年5月，齐贺和他的团队主持建造的深汕特别合作区中建绿色产业园办公楼投入运营，“光储直柔”真正从纸面进入现实。
2021年10月，国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》明确指出，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。
随后，北京、上海、江苏等地发展规划中均提出要探索建设“光储直柔”建筑。齐贺透露，目前全国估计已有百余项试点示范工程不同程度地应用了“光储直柔”技术。“光储直柔”可能成为未来建筑的发展方向。
“光储直柔”建筑长什么样？
何谓“光储直柔”？“光”是指在建筑物表面安装太阳能光伏系统；“储”是在建筑内布置分布式蓄电以及利用智能充电桩、电动汽车等，使建筑成为一个储能场所；“直”是指建筑内部采用直流配电；“柔”是指使建筑用电系统成为电网的柔性负载。
以中建绿色产业园办公楼为例，齐贺介绍，400多平方米的屋顶铺设了大量太阳能光伏发电装置，年平均发电量超6万度，可以为建筑提供近三分之一的正常办公所需电量。
储能环节，在建筑的周围建设储能电池、双向充电桩两种“充电宝”来储存白天建筑用不完的光伏发电，同时也在没有光伏发电时向建筑供电。整个办公区域采用低压直流配电系统，电压在48V以下；空间里的办公设备、电器，比如热水壶、空调、照明等，都配备了直流柔性电器。通过直流配电，预计可以减少交直转换环节造成的约6%-8%的电量损失。
其他地区的“光储直柔”示范项目也采用类似的模式。去年12月份，位于北京城市副中心文化旅游区的环球供电服务中心营业厅建成投运，这是北京市首个“光储直柔”零碳营业厅。国网北京通州供电公司环球供电服务中心主任胡宝玉在接受中新网记者采访时表示，营业厅屋顶安装了太阳能光伏板，每年可发电18万千瓦时，正常天气下可完全满足营业厅的用电需求，相当于减少二氧化碳排放140吨。
同时，胡宝玉说，营业厅安装了磷酸铁锂电池作为储能装置，光伏所发电量自发自用、余电储存，该营业厅用能100%采用绿电。营业厅内设置了“光储直柔”体验区，用户可以了解建筑的实时用能信息，还能体验绿色高效的直流用电场景。据预估，该营业厅用能效率较传统营业厅可提高近20%。
这种特殊“充电宝”不简单
在“光储直柔”概念首倡者、中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿看来，“光”“储”“直”“柔”当中，最核心最关键的部分就在于“柔”。江亿在接受中新网记者采访时表示，现在的电力系统完全靠电源侧的调节、调度来满足终端用电的各种需求。但是未来，当大比例的风电、光电产生之后，由于它们是不稳定的、间歇性的，电源端集中的调节能力就不够了，集中储能的量也跟不上，这会给电力系统带来巨大冲击。所以，做好新能源的消纳，应对大比例风电光电的随机变化，就得靠用电侧。
江亿指出，要实现2060年碳中和目标，2050年前后，我国风电光电的装机容量会占到电力总装机容量的80%以上。“这个量非常大”，江亿表示，因此将建筑物变成“充电宝”，能够柔性用电，发挥调节和储能的功能，有望破解电力系统的难题，这也是设计发展“光储直柔”的目的。
江亿指出，风光电的发展符合摩尔定律，近年来，其成本大幅下降。安装发展风、光电的瓶颈已不是设备太贵——它们比煤电还便宜，真正的问题在于其不能随意调节。江亿表示，这些年，全社会发展风光电的积极性很高，但在具体操作中，总量增长是被严格控制的，不然多出来的新能源消纳不了，就会出现“弃风”“弃光”。换句话说，有多大相应容量的储能或者灵活用电的手段，才能配多大的风光电。让建筑物变成“充电宝”，就能够为有效接收、消纳风光电提供一个出口。
在江亿看来，未来“光储直柔”并不一定要四个方面都做到，即便只是通过建筑供配电网络，调动停车场的充电桩，对这充电桩进行有序智能充放电，也能起到一定的柔性作用。以此计算，全国大多数的建筑都可以发展成为不同程度的“光储直柔”建筑。
不过，他也提醒，在大规模发展“光储直柔”建筑之前，还必须配套相应的电力政策机制，不能光靠电价去当“指挥棒”。他建议，建立一种动态电力碳排放责任因子，根据实时的供需关系计算出消耗一度电所对应的二氧化碳排放责任，由电网进行总调度，实时发布这一数据。当“光储直柔”建筑接收到这一数据后，可以实时调整用电模式。
推开未来社会大门
齐贺认为，发展“光储直柔”建筑能带动储能电池产业发展，同时也能推动直流电器开发，带动家电产业的变革，对经济发展意义很大。
例如：“光储直柔”建筑配备的储能电池可以使用从电动汽车淘汰下来的旧电池，这样可以大幅降低成本，也可以实现电池的梯级利用。对普通私家车来说，10-20年的行驶还远达不到电池的使用寿命，将其用在建筑上是非常好的资源再利用。
电动车本身也能成为新型电网的重要储能终端。江亿指出，到2050年，预计全国范围内私家车至少有3亿辆。如果这些电动车都能通过充电桩接入柔性的电力系统，通过动态碳排放责任因子的信息来确定什么时候充电，什么时候放电，它们就能在未来风光电的发展中起到相当大的作用。
除了“柔”之外，“光储直柔”中的“直”也可能意味着未来用电方式的全面改变。目前家庭用电和绝大部分工业用电都是交流电。江亿说，电力电子技术的发展升级，已经为全面直流化打通了道路。未来，家庭、建筑中的所有电气设备都可以直接使用直流电。当交流电变为直流电之后，电气设备会再提升一个台阶，更加简化、效率更高、性能更好。
这一变化也会为包括家电、建筑电器等在内的设备产业带来巨大的增长空间，相关产业年产值达到2万亿至3万亿元。
齐贺透露，他和团队还完成了中建绿色产业园内4个工厂的“光储直柔”系统改造，预计今年5月份投入运营，届时，整个产业园将成为零碳园区。除此之外，他也在上海、安徽、广州等地推动一批“光储直柔”示范项目。
他提醒，虽然“光储直柔”系统技术上已经形成一定的成熟度，但整体上还处于试点、起步阶段，在光伏与建筑设计融合度、电化学储能安全隐患、柔性用电技术成熟度等方面仍然存在局限性，距离达到大规模推广应用的技术条件还有一定的差距。“光储直柔”不能“跑偏”，如果只有“光储直”，没有柔性控制，那么储能利用效率就不会太高，整个项目的性价比也会大打折扣。(完)
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