編者按:“第二十屆中國分布式能源國際論壇”于2024年10月29日在北京召開,本次大會由由中國能源研究會指導,中國能源研究會分布式能源專委會、中國能源網主辦。會上,中國建筑節能協會光儲直柔專業委員會秘書長,深圳市建筑科學研究院副總工程師郝斌做了主題為《光儲直柔實現綠電就地消納》的報告。
以下內容根據論壇演講實錄進行整理。
我來自建設領域,也算是基層代表,想借此機會與大家分享和交流我在工作中的一些體會。
首先,關于今天大家頻繁提及的分布式光伏問題,由于我來自建設領域,因此特別想探討一下分布式光伏與建筑之間的關系,它們之間是互補互助,還是存在其他形式的關聯?其次,這些分布式光伏所產生的電力能否被完全消納,以及我們有哪些有效的消納方式。
很多專家都談到紅區(電力過剩)的問題,我們一直在探討如何將紅區轉變為黃區,進而轉變為綠區。今天,我們更多地是在探討如何從電源端出發,解決紅變黃、黃變綠的問題。與此同時,我們也想從負荷側、用戶側的角度思考,看是否有可能通過某種方式,減少甚至避免對分布式光伏的依賴。
分布式光伏面臨的一個主要挑戰在于其安裝成本。將光伏組件安裝在建筑上,需要考慮支架、人工、勘察設計等一系列費用,這些費用加在一起,往往是光伏組件成本的兩到三倍,甚至更高。這給我們帶來一個深刻的思考:將原本在地面上建設的光伏電站轉移到建筑上,這種做法是否真的合適?
如果我們仍然沿用地面電站的建設思路,即只關注光伏組件的發電效率最大化。我們真正應該考慮的是,如何最大化地利用建筑屋頂的發電潛力。現在很少有建筑能夠實現光伏滿鋪,大多數只是局部安裝或者按照最佳傾角鋪設一部分。如果嘗試在建筑屋頂滿鋪,理論上原本能鋪設1兆瓦的容量,現在可能提升到1.5兆瓦甚至更多。然而,需要注意的是,安裝成本的增加并不是簡單的容量倍增關系。勘察設計費用、支架費用等并不會因為鋪設容量的減少而大幅下降,但全年的發電量卻會顯著提升。
在建筑領域,如果能實現分布式光伏電力在末端的有效消納,那么其價值將非常高。換句話說,若能在電力供應的末端充分利用這些電力,那么分布式光伏無疑將迎來最佳發展前景。分布式光伏其實就像是光伏領域的“拼多多”,它省略了中間的多個環節,直接將電力輸送到用戶。這樣一來,無論是8毛錢還是一塊錢的電價,都變得可行且合理,所有的事情都將成為可能。
本質上,建筑用電的規律與光伏或風電的發電規律并不一致,這是分布式光伏面臨的一個客觀存在的難題。盡管大家都希望能夠解決這個問題,但這也引發了一個矛盾,即建筑負荷是否具備可調節性。
于是,光儲直柔技術應運而生。它的主要目標就是應對可再生能源的隨機性和波動性,無論這些能源設備安裝在哪里,光儲直柔都能有效地發揮作用。
接下來,我們談談負荷調節。在建筑中,負荷可以根據電網的分類被劃分為可中斷、可遷移和可調節三類。幾乎所有的設備都可以歸入這三類中。
在建筑中進行負荷調節究竟在調節什么?從電網的角度來看,負荷調節涉及不同的時間尺度,而我們今天主要關注的是小時級和天級,也就是日內的調節。去年下半年,我們與南方電網合作進行了一項建筑調頻實驗,并取得了非常顯著的效果,沒想到建筑也能參與到電網的調配中來。
建筑不僅能夠向下調節負荷,還能向上調節,這是過去很多人難以想象的。包括調節速度、響應時間和爬坡速度都能完全滿足電網的各項指標要求。這讓人們覺得這是一個既經濟又實用的解決方案,因此很樂意去做。
實際上,光儲直柔是一個高度交叉的學科領域,它涵蓋了建筑技術、電力電子、電力系統等多個專業領域。因此,它是一個極具跨學科性質的技術。那么,光儲直柔技術的核心是什么?其核心在于構建一個直流微網。
過去,建筑的用電量完全依賴于電網。但現在情況不同了,由于光伏和儲能系統的加入,建筑的用電量與電網供電量不再時刻保持相等,而是形成了一種新的動態平衡。這就是現在與過去在電力使用上的本質差異。
直流系統具有一個顯著的優勢,我們能夠利用直流電壓的波動來反映供需矛盾的變化。例如,當電壓升高時,實際上是在鼓勵我們多使用電力;而當電壓降低時,是在提示我們減少使用。因此,直流電壓不僅傳遞了能量,同時傳遞了信息流,使得整個系統更加簡潔。當然,我們還需要考慮效率問題。隨著分布式電源如光伏和儲能系統的增多,系統效率將進一步提升。也就是說,你安裝的光伏和儲能設備越多,采用直流系統的優勢就越明顯。
目前,我們在做工程時主要做三個方面:照明、空調和充電樁。通過將這三個領域的設備直流化,我們從電量和負荷的角度來看,已經覆蓋了超過50%的需求,這從根本上解決了調節的問題。
總結一下,我們今天討論的內容,既考慮了電源側也考慮了用戶側,我們的目標是找到一種方式,使得全社會的系統成本最低,而不是單純追求某個局部的絕對完美,那種完美對于我們來講是沒有意義的。
責任編輯: 張磊