光儲直柔建筑發(fā)展現(xiàn)狀與研究展望光儲直柔建筑發(fā)展現(xiàn)狀與研究展望2024.2目錄1. 背景建筑2. 系統(tǒng)構(gòu)建3. 工程案例4. 未來發(fā)展2光 儲 柔PEDF(Photovoltaic,Energystorage,DC,Flexible)目錄1. 背景建筑2. 系統(tǒng)構(gòu)建3. 工程案例4. 未來發(fā)展2光 儲 柔PEDF(Photovoltaic,Energystorage,DC,Flexible)1.背景未來能源系統(tǒng)：低碳化，風(fēng)電光電成為主力風(fēng)電光電裝機(jī)：5.3億kW（2020）→60億kW（2050）風(fēng)光電發(fā)電量：0.7萬億度（2020）→8萬億度（2050）148074億kW12601060%89%80%40622億kW424%20200201620502012201420182020201620502012201420182020國家統(tǒng)計局2020中國能源大數(shù)據(jù)報告全年能源信息平臺2021光儲直柔暖通空調(diào)20213(億kW)(萬億kWh)1.背景未來能源系統(tǒng)：低碳化，風(fēng)電光電成為主力風(fēng)電光電裝機(jī)：5.3億kW（2020）→60億kW（2050）風(fēng)光電發(fā)電量：0.7萬億度（2020）→8萬億度（2050）148074億kW12601060%89%80%40622億kW424%20200201620502012201420182020201620502012201420182020國家統(tǒng)計局2020中國能源大數(shù)據(jù)報告全年能源信息平臺2021光儲直柔暖通空調(diào)20213(億kW)(萬億kWh)1.背景 需適應(yīng)未來能源系統(tǒng)變化特點供給側(cè)低碳/零碳化需求側(cè)應(yīng)主動適應(yīng)建筑：單純用戶變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)、消費、調(diào)蓄“三位一體”Consumer→Prosumer41.背景 需適應(yīng)未來能源系統(tǒng)變化特點供給側(cè)低碳/零碳化需求側(cè)應(yīng)主動適應(yīng)建筑：單純用戶變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)、消費、調(diào)蓄“三位一體”Consumer→Prosumer4光電風(fēng)電2.光儲直柔“光儲直柔”建筑新型配電系統(tǒng)是發(fā)展零碳能源重要途徑光直柔儲“光儲直柔”PEDF(Photovoltaic,Energystorage,DC,Flexible)52.光儲直柔“光儲直柔”建筑新型配電系統(tǒng)是發(fā)展零碳能源重要途徑光直柔儲“光儲直柔”PEDF(Photovoltaic,Energystorage,DC,Flexible)562.光儲直柔 光儲直柔的部分相關(guān)政策支持202120212022住建部《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》：62.光儲直柔 光儲直柔的部分相關(guān)政策支持202120212022住建部《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》：計新增建筑光伏裝機(jī)容量0.5億千瓦；建設(shè)以“光儲直柔”國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動方案》“城鄉(xiāng)建設(shè)碳達(dá)峰行動”：建設(shè)集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的‘光儲直柔’建筑中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見：深化可再生能源建筑應(yīng)用，加快推動建筑用能電氣化和低碳化。開展建筑屋頂光伏行動2.系統(tǒng)構(gòu)建 需針對建筑單體→建筑群→區(qū)域探索實施方案城市→國家光建筑→區(qū)域直辦公民用建筑柔2.系統(tǒng)構(gòu)建 需針對建筑單體→建筑群→區(qū)域探索實施方案城市→國家光建筑→區(qū)域直辦公民用建筑柔工業(yè)建筑商建儲782.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑表面是光伏利用的重要場景，利用高分衛(wèi)星遙感圖像識別屋頂光伏資源 北方農(nóng)村地區(qū)建筑區(qū) 建筑屋頂面積：總計412.4億m82.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑表面是光伏利用的重要場景，利用高分衛(wèi)星遙感圖像識別屋頂光伏資源 北方農(nóng)村地區(qū)建筑區(qū) 建筑屋頂面積：總計412.4億m2?市縣城區(qū)139.4億m2農(nóng)村區(qū)域273億m2?南方農(nóng)村地區(qū)建筑區(qū) 青島獨棟建筑 億m2 杭州獨棟建筑 2.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑設(shè)計：造型與構(gòu)造主動適應(yīng)光伏利用需求 利用建筑外表面盡可能發(fā)展光伏，使建筑成為能源“產(chǎn)消者” 2.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑設(shè)計：造型與構(gòu)造主動適應(yīng)光伏利用需求 利用建筑外表面盡可能發(fā)展光伏，使建筑成為能源“產(chǎn)消者” 9建筑表面充分利用基礎(chǔ)上，建筑光伏產(chǎn)能vs.建筑用能BIPV/BAPV光伏等可再生能源需要的是面積，建筑表面是重要的資源2.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑可分為消納型與輸出型100%80%辦公商業(yè)公寓60%消納型40%住宅高層辦公輸出型20%農(nóng)宅大庫商場0%0%50%100%150%200%250%300%350%400%光伏發(fā)電/建筑用電 利用建筑外表面盡可能，使建筑成為能源“產(chǎn)消者” 10光伏自耗率2.系統(tǒng)構(gòu)建——光 建筑可分為消納型與輸出型100%80%辦公商業(yè)公寓60%消納型40%住宅高層辦公輸出型20%農(nóng)宅大庫商場0%0%50%100%150%200%250%300%350%400%光伏發(fā)電/建筑用電 利用建筑外表面盡可能，使建筑成為能源“產(chǎn)消者” 10光伏自耗率2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 建筑中可利用的蓄能/儲能資源建筑?需從整個建筑能源系統(tǒng)視角重新認(rèn)識建筑中可利用的儲能/蓄能技術(shù)手段建筑本體 儲冷/熱設(shè)施 儲電設(shè)施 電器設(shè)備…可儲電設(shè)備智能家電蓄電池電動汽車蓄水罐蓄冰槽圍護(hù)結(jié)構(gòu)空調(diào)末端2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 建筑中可利用的蓄能/儲能資源建筑?需從整個建筑能源系統(tǒng)視角重新認(rèn)識建筑中可利用的儲能/蓄能技術(shù)手段建筑本體 儲冷/熱設(shè)施 儲電設(shè)施 電器設(shè)備…可儲電設(shè)備智能家電蓄電池電動汽車蓄水罐蓄冰槽圍護(hù)結(jié)構(gòu)空調(diào)末端2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 空調(diào)系統(tǒng)實際供冷量（如提前1h供冷）需求供冷量（負(fù)荷計算）室內(nèi)溫度波動但可滿足需求26℃等效于提供了1h蓄電池容量?技術(shù)研究：空調(diào)系統(tǒng)與建筑本體具有的儲能/可調(diào)能力122.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 空調(diào)系統(tǒng)實際供冷量（如提前1h供冷）需求供冷量（負(fù)荷計算）室內(nèi)溫度波動但可滿足需求26℃等效于提供了1h蓄電池容量?技術(shù)研究：空調(diào)系統(tǒng)與建筑本體具有的儲能/可調(diào)能力122.系統(tǒng)構(gòu)建——儲別墅（400m2）空調(diào)(6.6kW,建筑蓄熱2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲別墅（400m2）空調(diào)(6.6kW,建筑蓄熱1h)蓄電池(6.6kW,13.2kWh)T=3h機(jī)場航站樓（47.8萬m2）建筑空調(diào)(9.7MW,建筑蓄熱)T=1.1h建筑水蓄冷空調(diào)(9.7MW,建筑蓄熱1h)水蓄冷(蓄冷量6.7萬RTh)T=7.3h臥室（15m2）空調(diào)(0.7kW,建筑蓄熱)T=10min~1h13P：0.1kW~10MW暖通空調(diào)系統(tǒng)+建筑熱容 E：0.1kWh~100MWh的蓄能潛力(單建筑)： T：小時尺度（10min~15h）2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 儲：“硬技術(shù)”+“軟模式”電動汽車+智能充電樁各類可儲能電器設(shè)備暖通空調(diào)系統(tǒng)2.系統(tǒng)構(gòu)建——儲 儲：“硬技術(shù)”+“軟模式”電動汽車+智能充電樁各類可儲能電器設(shè)備暖通空調(diào)系統(tǒng)+建筑熱容……建筑中可利用的儲能/蓄能措施-等效電池142.系統(tǒng)構(gòu)建——直 供需兩側(cè)具有直流本質(zhì)，帶來新的發(fā)展機(jī)遇分布式光伏現(xiàn)有建筑配電系統(tǒng)DC/AC電網(wǎng)AC/DCAC/DCAC/DCAC/DC照明LED…空調(diào)直流變頻空調(diào)電池蓄電池電器消費電子設(shè)備…EC風(fēng)機(jī)電動車智能家電………LED可再生能源-直流高效機(jī)電設(shè)備-直流152.系統(tǒng)構(gòu)建——直 供需兩側(cè)具有直流本質(zhì)，帶來新的發(fā)展機(jī)遇分布式光伏現(xiàn)有建筑配電系統(tǒng)DC/AC電網(wǎng)AC/DCAC/DCAC/DCAC/DC照明LED…空調(diào)直流變頻空調(diào)電池蓄電池電器消費電子設(shè)備…EC風(fēng)機(jī)電動車智能家電………LED可再生能源-直流高效機(jī)電設(shè)備-直流152.系統(tǒng)構(gòu)建——直 建立建筑直流配電系統(tǒng)體系T/CABEE030-2022《民用建筑直流配電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》……標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)控方法建筑直流配電系統(tǒng)配電設(shè)備直流電器162.系統(tǒng)構(gòu)建——直 建立建筑直流配電系統(tǒng)體系T/CABEE030-2022《民用建筑直流配電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》……標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)控方法建筑直流配電系統(tǒng)配電設(shè)備直流電器162.如何實現(xiàn)——柔 柔度刻畫建筑整體分布式光伏柔度定義？17建筑自身 + 設(shè)備自身可比例調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度26℃可時移可中斷儲能電池2.如何實現(xiàn)——柔 柔度刻畫建筑整體分布式光伏柔度定義？17建筑自身 + 設(shè)備自身可比例調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度26℃可時移可中斷儲能電池02.如何實現(xiàn)——柔 光儲直柔：解決天內(nèi)電力供需的不匹配建筑天內(nèi)的電力供需不匹配光儲直柔建筑支撐全可再生電力供給400分布式光伏300P+EES200電網(wǎng)用電Pd(τ)風(fēng)光電1:1)(1000儲能不可調(diào)負(fù)載EEES供電Ps(τ)-100-200P-EES可削減負(fù)載(空調(diào))可削減負(fù)載(電動汽車充電樁)02.如何實現(xiàn)——柔 光儲直柔：解決天內(nèi)電力供需的不匹配建筑天內(nèi)的電力供需不匹配光儲直柔建筑支撐全可再生電力供給400分布式光伏300P+EES200電網(wǎng)用電Pd(τ)風(fēng)光電1:1)(1000儲能不可調(diào)負(fù)載EEES供電Ps(τ)-100-200P-EES可削減負(fù)載(空調(diào))可削減負(fù)載(電動汽車充電樁)可中斷負(fù)載-300-4000:006:0012:0018:000:00中國建筑節(jié)能協(xié)會：建筑光儲直柔評價標(biāo)準(zhǔn)（2022.3啟動會）18電力使用(kW)電力供給375V2.如何實現(xiàn)——柔光實現(xiàn)柔性用能直調(diào)節(jié)策略設(shè)備&系統(tǒng)柔設(shè)計方法優(yōu)化配置儲基本原理系統(tǒng)架構(gòu)戶級交流電網(wǎng)AC380V平鋪10kWp斜鋪10kWp鈦酸鋰電池DC電動汽車智能充電樁電動自行車充電樁F2層直流小屋2kW(48V)+5kW(375V)四層照明19電力供給電力消耗375V2.如何實現(xiàn)——柔光實現(xiàn)柔性用能直調(diào)節(jié)策略設(shè)備&系統(tǒng)柔設(shè)計方法優(yōu)化配置儲基本原理系統(tǒng)架構(gòu)戶級交流電網(wǎng)AC380V平鋪10kWp斜鋪10kWp鈦酸鋰電池DC電動汽車智能充電樁電動自行車充電樁F2層直流小屋2kW(48V)+5kW(375V)四層照明19電力供給電力消耗3.案例 深圳建科院未來大廈203.案例 深圳建科院未來大廈20光伏板3.案例 清華節(jié)能樓光儲直柔工程——等效儲能資源 電動汽車+智能充電樁：充電功率主動調(diào)節(jié)，等效于蓄電池3月15日實際運(yùn)行數(shù)據(jù)光伏板連接電網(wǎng)/建筑直流母線21DC/DC光伏板3.案例 清華節(jié)能樓光儲直柔工程——等效儲能資源 電動汽車+智能充電樁：充電功率主動調(diào)節(jié)，等效于蓄電池3月15日實際運(yùn)行數(shù)據(jù)光伏板連接電網(wǎng)/建筑直流母線21DC/DC3002802603.案例 節(jié)能樓光儲直柔工程——典型日運(yùn)行曲線 實現(xiàn)電網(wǎng)取電功率的柔性調(diào)節(jié)（~2kW）16400123808360母線電壓光伏4340電網(wǎng)0320空調(diào)/照明等-4充電樁21-8-123月21日實際運(yùn)行數(shù)據(jù)-16時刻22(kW)5:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00(V)3002802603.案例 節(jié)能樓光儲直柔工程——典型日運(yùn)行曲線 實現(xiàn)電網(wǎng)取電功率的柔性調(diào)節(jié)（~2kW）16400123808360母線電壓光伏4340電網(wǎng)0320空調(diào)/照明等-4充電樁21-8-123月21日實際運(yùn)行數(shù)據(jù)-16時刻22(kW)5:006:007:008:009:0010:001