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凈零能耗的標桿建筑怎樣煉成?光儲直柔系統(tǒng)商用化成關鍵

http://m.casecurityhq.com 2024-06-25 14:55 來源:ABB電氣

約兩個世紀前,德國大文豪歌德在法國斯特拉斯堡大教堂前駐足,由衷感嘆“建筑是凝固的音樂。”時至今日,建筑不僅需要承載美學詠嘆,更需要超越視覺藝術范疇,賦予其內(nèi)在對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的關切與內(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"光儲直柔"作為一種新興的綠色建筑理念與分布式微電網(wǎng)實踐,似一曲前衛(wèi)而和諧的旋律,巧妙融入了建筑設計與施工的每一個音符,奏響與自然共舞、共謀未來的綠色強音。

光儲直柔電能系統(tǒng)

開啟建筑綠色低碳新篇章

能源供給側(cè)和消費側(cè)的革命將對建筑用能方式帶來變革,建筑的能源來源、用能種類以及供能系統(tǒng)方式都將出現(xiàn)巨大變化。國務院《2030年前碳達峰行動方案》的“城鄉(xiāng)建設碳達峰行動”中提到需提高建筑終端電氣化水平,建設集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。

具體來看,光伏發(fā)電可以作為未來建筑主要能源供應方式,通過在建筑表面,如屋頂、立面、遮陽設施等集成高效光伏組件,將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能,實現(xiàn)建筑的電力自給自足或大幅度減少對外部電網(wǎng)的依賴。

有效、安全、經(jīng)濟的儲能方式對于可再生能源的高效利用至關重要,通過給建筑配備儲能系統(tǒng),如電池儲能或超級電容器等設備,能夠存儲光伏發(fā)電產(chǎn)生的多余電能。當光照不足或用電高峰時,儲能系統(tǒng)釋放儲存的電能,平抑供需波動,確保建筑能源供應的穩(wěn)定性和可靠性。

構建直流配電系統(tǒng)是推廣光儲直柔建筑的基礎,傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換過程中存在電能損耗,而采用直流配電技術將光伏產(chǎn)生的直流電直接用于建筑內(nèi)各類直流負載,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,降低了設備成本和維護難度。

柔性用電則是光儲直柔建筑的目的之一,建筑將具備與外部電網(wǎng)及電動汽車等其他分布式能源靈活互動的能力,以應對大量可再生能源供給帶來的不確定性。

一方面,建筑可以根據(jù)電網(wǎng)需求和電價波動,智能調(diào)整自身的發(fā)電、用電和儲能策略,參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、需求響應等服務;

另一方面,建筑可通過雙向充電設施與電動汽車等進行能量交換,實現(xiàn)電動汽車作為移動儲能單元的角色,進一步優(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、儲能電站、直流充電樁、直流照明、直流暖通設備、直流風機和直流電器等不斷投入商用和即將商用的趨勢,也讓光儲直柔建筑市場應用潛力無限。

精研構建示范標桿

ABB賦能光儲直柔與微網(wǎng)架構

用能結構變革、能效提升、節(jié)能管理能力提高是實現(xiàn)建筑零碳排放的主要途徑,光儲直柔建筑則是這一理念的最佳實踐,ABB解決方案全面涵蓋建筑光伏發(fā)電、儲能、直流配電等領域,通過植入ABB創(chuàng)新的數(shù)字化技術,依托ABB Ability能源綜合管理平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能源智能、便捷、高效、穩(wěn)定的動態(tài)柔性調(diào)節(jié)與管理,提升光儲直柔建筑的智能化水平。同時,ABB也積極開展與第三方的合作,參與光儲直柔建筑示范建設,在源網(wǎng)荷儲一體化模式下,用可復制、可擴展、易安裝的解決方案,滿足工業(yè)、商業(yè)和居住建筑的多場景需求,促進建筑與新型電力系統(tǒng)的互動,探索樓宇自動化、能源管理和運營服務領域的多維度新機遇。

中建西南院濱湖設計總部作為四川省首個“近零碳建筑”、綠色三星和LEED金獎建筑,是西部地區(qū)首個建成的采用光儲直柔技術的項目,光伏采用單晶硅組件,其一二期裝機容量約145KWp,儲能系統(tǒng)容量30kWx2h。光能轉(zhuǎn)化的直流電,進入地下室的直流配電機房和儲能機房,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。

該項目從規(guī)劃、設計到落地的建設過程中,ABB專家緊密協(xié)同配合西南建筑設計院,并且ABB公司為打造這個光儲直柔建筑標桿項目提供了新近、全面的直流配電相關產(chǎn)品,包括直流框架開關、直流塑殼開關、直流微型斷路器、直流防雷產(chǎn)品等。此外,還通過該項目實踐,參編了由西南建筑設計院主編的全國首個《建筑光儲直柔系統(tǒng)設計及安裝標準圖集》,為光儲直柔系統(tǒng)設計理清技術思路、跨越諸多技術障礙,解決了“怎么設計”光儲直柔項目的難題。

在現(xiàn)有建筑的升級上,ABB同樣穩(wěn)步推進——應用ABB智慧能源創(chuàng)新技術的深圳蛇口大廈改造成為近零碳排放建筑試點示范項目,項目中應用了ABB ZEE600智慧能源管理系統(tǒng)、eStorage智慧儲能小屋及EVinn TA充電樁,通過源荷儲的精準調(diào)控實現(xiàn)光伏消納及負荷的優(yōu)化調(diào)控節(jié)能減碳。

獨木難成林,ABB近期也與南京國臣直流配電科技有限公司達成戰(zhàn)略合作,將共同推進光儲直柔創(chuàng)新技術應用,推動綠色低碳建筑示范項目落地,助力新型能源體系架構的建設,同時雙方將攜手打造光儲直柔綠色智慧建筑生態(tài)圈,共同促進相關行業(yè)標準或規(guī)范的建立,推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

光儲直柔建筑的新型能源體系架構同樣可拓展至微網(wǎng)或分布式能源直流應用方案中,最大化利用可再生能源,實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲、端的分布式能源發(fā)展綜合調(diào)度與高效利用,而ABB在一體化智能光儲充、微電網(wǎng)智能化管理和直流配電網(wǎng)等領域具有完整的解決方案,可以搭建高度安全可靠、智能高效的堅強直流配電系統(tǒng)。

光儲直柔未來發(fā)展

重新審視直流系統(tǒng)新時代價值

另一方面,光儲直柔建筑的興起,使交直流技術的討論再次回歸大眾視角。

19世紀末至20世紀初,直流與交流間的“電流戰(zhàn)爭”激烈展開,托馬斯·愛迪生力挺直流電,強調(diào)其安全性與經(jīng)濟性,而尼古拉·特斯拉與喬治·威斯汀豪斯則推崇交流電,因其能高效遠距離傳輸、便于變壓適應多用途及驅(qū)動電機技術。最終,交流電憑借遠距離高壓傳輸、交流變壓器及交流電動機的技術優(yōu)勢,確立了在電網(wǎng)中的主導地位,成為國際主流供電模式。

如今,隨著用能從依賴化石燃料轉(zhuǎn)向更多使用清潔能源,直流電應用場景得到了極大拓展,特別是在高壓直流輸電、可再生能源并網(wǎng)、電動汽車充電基礎設施、數(shù)據(jù)中心供電等領域。同時,智能電網(wǎng)概念的推進要求電網(wǎng)具有更高的智能化水平和雙向互動能力,直流系統(tǒng)在電力電子控制、快速響應和電能質(zhì)量控制上具有的潛在優(yōu)勢,對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)界重新評估交直流技術的選擇和融合。

ABB始終引領直流專用電氣產(chǎn)品的創(chuàng)新與發(fā)展,先進的制造工藝、嚴格的檢測試驗、通過對大量的直流工程數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗積累,極大地提升了直流電氣產(chǎn)品在增加分斷速度、減少燃弧時間、提高滅弧效率、直流保護控制等方面的性能和參數(shù)。例如

在直流斷路器的產(chǎn)品設計理念上

ABB直流專用空氣斷路器Emax DC針對直流分斷困難專門設計直流分斷系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng),針對直流電流的測量原理專門設計分流器,針對直流保護開發(fā)了直流專用電子脫扣器,防止短路故障具有瞬動和短路短延時I3(瞬動)和I2(短延時),防止接地故障有G保護功能等。

在微型斷路器領域

1924年ABB發(fā)明了第一臺現(xiàn)代微型斷路器并獲得發(fā)明技術專利,是世界上第一臺熱磁技術的斷路器,時至今日恰逢100周年,ABB微型斷路器現(xiàn)以卓越品質(zhì),廣泛應用于建筑、工業(yè)及機械制造、軌道交通、數(shù)據(jù)中心和家用儲能等領域,全方位守護用電安全,成為客戶可靠無憂之選。

ABB現(xiàn)代微型斷路器發(fā)明100周年,廣泛頻譜直流產(chǎn)品全系列組合守護用電安全

縱觀如今能源危機、溫室效應和碳排放等多重因素驅(qū)動,光儲直柔電能系統(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科學凈零目標,先進的直流電力技術與全系列高性能的直流專用產(chǎn)品,不僅可以打造堅強的建筑直流配電網(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。

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