源网荷储+AI,让建筑实现近零碳排放

日期:2022-08-11 

据联合国环境规划署统计,世界上约1/3的能源最终是由建筑领域消费的。在中国,建筑建造和运行消耗的能源也已占到社会总能耗的30%以上。建筑物的低碳排放,是实现碳达峰、碳中和的前提!
 
2021年10月,国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案的通知》中,特别强调了“城乡建设碳达峰行动”,到2025年,城镇新建建筑全面执行绿色建筑标准,城镇建筑可再生能源替代率达到8%,新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。

一、绿建标配:分布式光储系统

3月1日,住建关于印发《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划的通知》中提出了绿色建筑发展的具体指标,如下表所示。
并特别指出,新型电力系统就是以“光储直柔”为主要特征,“光”就是在建筑场地内建设分布式、一体化太阳能光伏新型建筑电力系统建设。新型建筑电力系统以“光储直柔”为系统,“储”是在供配电系统中配置储电装置,“直”是低压直流配电系统,“柔”是建筑用电具有可调节、可中断特性。新型建筑电力系统可以实现用电需求灵活可调,适应光伏发电大比例接入,使建筑供配电系统简单化、高效化。

作为国内首个近零能耗场馆,深圳国际低碳城会展中心,就是按上述标准打造的标准化绿色建筑!近期播出的《方博碳讨室》节目中,华为数字能源Marketing与解决方案销售部总裁方良周携相关从业者,共同探索了这座展馆是如何实现近零排放的。

 

二、国内绿建标杆——深圳国际低碳会展中心

 
深圳国际低碳城会展中心占地4.8万平方米,采用120多项的一个低碳技术,建筑结构、材料等的改变等,实现近零排放,其中最重要的一项,就是采用了“智能分布式光伏解决方案+储能方案+能源管理云”的组合解决方案,是一个用户侧“源网荷储”的典型案例。
源,指在发电侧提供更多的绿电,提高整个园区绿色用能占比,从源头减少碳排放。整个园区三个馆的屋面,全部铺满了光伏组件,规模约为1兆瓦。分布式光伏采用了智能组件与智能组串式逆变器,逆变器内置PID修复保障组件发电性能,6个月发电量提升1.59%,无易损件,故障率小于0.5%;优化器组件级发电优化,灵活设计,屋顶发电量提升6.3%,能够实现更高发电量、更大收益,提高了园区的建筑节能。园区光伏项目全年发电可以达到127万度,园区用电基本实现自发自用,相当于种了3.7万棵树。
储,指针对光伏发电存在不稳、且发电时间不能完全跟园区的用能匹配的特点,采用了储能系统配合。通过储能系统,将中午光伏发电高峰时的电量存储起来,到6点以后晚高峰使用。既可以节约电费,又可以实现最大程度的使用绿色电力。华为智能组串式储能系统采用一包一优化、一簇一管理、全模块化设计,大大提高了园区的用电效率。如此进行的精细化管理,可使充放电量提升15%,实现储能度电成本降低20%。
能源管理云,则像园区的智慧大脑,对源、荷、储进行调度管理,实现更好的协同工作。要实现这一目标,一方面,能源云在传统网管的基础上,应用大数据和AI技术,把各个用电的点和人的行为习惯以及人体的感受,还有整个园区的使用方向和使用定位进行结合。另一方面,能源云将分布式光伏系统、储能系统纳入管理体系,根据“荷”端的用电需求,调度管理光伏系统、储能系统的整体经营,协助未来综合规划。
同时,低碳城内三栋建筑的各项能耗指标参数也可以实现可视化,大幅提升用电效率,为电力系统维持瞬时平衡提供数据支持,将“源-网-荷-储”形成协同,以园区、城市为维度进行能源调度和能效管理,帮助园区降低用能成本,使园区运维更稳定更高效。
 
三、绿建大规模推广前提:经济性、安全性
 
根据国家规划,十四五期间,城镇新建建筑将全面执行绿色建筑标准!经济性、安全性,是绿建大面积的推广的基础。
有的绿色建筑,效果很好,但建造成本异常得高,项目往往需要额外的资金支持,其他项目很难进行学习和复制。而“深圳国际低碳城会展中心”作为全国首个近零能耗场馆,在设计之初就充分考虑了经济性。光伏电力已经成为最便宜的电力,度电成本仅0.2~0.3元/度,大大低于园区的商业电价。相对于传统建筑,它具有更好的长周期经济性。未来,不仅可以在深圳大面积地推广开,也可以通过“深圳国际低碳城论坛”的影响力,在全国甚至“一带一路”上推广出去。
分布式光伏项目是绿色建筑物的标配。然而,当光伏项目建在园区屋顶,安全性就至关重要。太阳能发电属于直流电,一旦设备脱胶、老化,就容易出现直流拉弧,进而引起火灾。之前国内外就发生过多起分布式光伏电站火灾事故。

图:设备老化导致的直流拉弧

图:某公司屋顶光伏电站火灾现场
为了保障安全性,深圳低碳馆的分布式光伏项目采用华为智能逆变器,可以通过AI技术的直流拉弧检测,能实现在0.5秒内迅速关掉,同时报警给业主,迅速消除火灾的隐患,保障人身财产安全。
同时,园区的储能系统也采用了储能电芯级、电池包、电池簇级和储能系统级四重联动安全防护,实现主动预警,保证储能系统的安全。
 
四、结语
 
2017年,世界绿色建筑委员会提出“2050年建筑全零碳”目标。深圳国际低碳城会展中心的案例表明,源网荷储、AI等一系列先进技术,让兼具舒适性、经济性、安全性的低碳建筑成为可能。
独木不成林,一座城市的“低碳”可被拆解为低碳园区、低碳工厂、低碳家庭等,而许许多多个低碳单位、示范项目终将汇聚成滔滔江河。唯有如此,才能真正实现绿色发展之路,守护万家灯火,共建低碳智能社会。

来源:智汇光伏

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