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直流建筑发展路线图(摘要)
友绿• 09月28日   来源:直流联盟   1345
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疫情封城,虽然不能在一线参加抗疫,但是我们在家中可以更加专注于起草一直想干但不知如何下笔的“路线图”。坦率地讲,类似于人生的三个哲学问题,“为什么要直流?什么是直流?直流的未来是什么?”一直是被追问的主题。也许答案不能让大家满意,也许答案本身也会与时俱进变化,至少下文所述可以理解为一种对未知的探索。

分布式太阳能光伏的春天已至,“源”在直流化。当石油价格在100美元/桶以上时,我们说要节能要省钱;当石油价格意想不到残酷地穿仓时,我们省钱的支点好像有点摇摇晃晃。然而,当我们站在能源安全的视角去审视时,当我们站在人类的角度考虑代际公平时,可再生能源利用似乎成为永恒的不二选择。太阳能光伏技术的快速进步与迭代,低于2元/WP的价格和20%的转换效率使其成为人人买得起用得起的清洁能源,更加令人振奋的是,转换效率达50%的太阳能光伏技术离我们越来越近,而我们600亿平米的建筑为分布式太阳能提供了广阔的畅想空间。

蓄能技术日新月异,“储”在直流化。可再生能源规模化应用的瓶颈问题之一是其波动性与随机性,蓄能调节势在必行。当前抽水蓄能电站是应对这一供需间矛盾的最主要手段,但适合修建抽水蓄能电站的地理条件有限,很难仅靠这一技术途径解决问题。电化学蓄能在2018年突破1GW后已经步入快速增长阶段。在这个过程中,无疑年产销量近200万辆电动车所带动的电池技术将起到极其重要的支撑作用。电池的安全性、能量密度、寿命、成本等老百姓关注的指标正在并将继续得到显著的改善,这就使得分布式电化学储能在建筑中应用逐渐成为可能,甚至是标配。分布式可再生能源和储能(包括直接利用电动车电池实现双向充放电)耦合技术,在政策(如峰谷阶梯电价等)与市场的双轮驱动下,将逐步走向百姓家庭,这也就不难理解特斯拉为什么不仅仅是一家电动车制造商,甚至他要在暖通空调行业激起一片涟漪。

建筑用能电气化,“用”在直流化。建筑节能在过去二十年发展中取得了显著的成就,采暖空调能耗和其他能耗的比例逐渐由2:1向1:2转变,再加上由于智能化和服务水平提高而新增的能耗多以电为主,建筑电气化率在2030年预计达到60%以上。在建筑终端用能设备中,照明装置采用LED光源是直流驱动;电脑、显示器等IT办公设备,其内部结构为直流驱动;空调、冰箱等白色变频家电是直流驱动;电梯、风机、水泵等建筑中大功率装置,目前的高效节能发展方向也是直流驱动的变频控制。各种建筑用电装置的发展和技术进步方向都是由交流驱动转为直流驱动,进一步通过合理的系统构架和特低电压本质安全,提高系统效率的同时提升了系统的安全性。

建筑用能质的改变,“荷”是突破点。通常我们描述建筑能耗时用kWh/m²来解释,关注节能量多一点,关注负荷规律波动少一点。如果同时考虑供给侧的话,举个例子,一个能耗是50kWh/m²且峰值负荷是200kW/m²的建筑和一个能耗是60kWh/m²且峰值负荷是100kW/m²的建筑相比,哪个更节能呢?显然从供给的角度更喜欢一个连续稳定的负荷。再换个角度,以零能耗建筑为例,大家公认的定义大体是建筑自身生产的能源等于建筑用能,如果我们把能源简单理解为全是电力,那就是建筑自身的可再生能源发电量等于建筑用电量。由于可再生能源的波动性和与建筑用能规律的不一致性,必然要通过储能或者电网进行调节,单一用储能调节的话,储能容量不堪想象。事实上需要我们努力的是通过分布式光伏和储能,以及建筑自身的灵活性与可调节性,尽可能给出一个三者叠加后相对连续稳定的需求曲线,从而与电网进行友好交互。也就是我们这里讲的建筑负荷,“荷”的本质是需求侧与供给侧的关系,而不仅仅是自身的大与小,或多与少。

建筑配电网,“网”要直流化。建筑低压直流配电网通过致简的系统架构将分布式可再生能源、分布式储能以及建筑负荷有机地整合为一个安全的、可靠的,并且能够实现与电网互动的能源互联网。这种“微”而“廉”的网络,将显著改善城市能源结构,增强城市能源的安全与韧性。事实上在我们强调能源公平、能源安全的同时,一张无形的网正逐渐走进我们身边。过去我们的电网可以简单理解为一对多,也就是发电厂对许多用户;未来的能源结构可以简单理解为多对多,也就是多个分布式电源对多用户,我们无法当然也不需要知道,我们用的电从哪里来,或者我们发的电去了哪里,然而我们拥有的是更加可靠的、安全的、廉价的能源供应,甚至当飓风来临或者地震发生时。

“源储网荷用”在悄然变化中,直流似乎成为必然的选择,但我们清醒地知道,直流仅是一种与其适应的技术措施,是我们通往自己心中未来建筑的一条道路。未来,从某种意义上讲是未知的,对于未知我们会有天生的恐惧,在这条道路上,我们已经并将持续得到您的帮助。

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