重大突破！贵州首个直流“建筑充电宝”成功运行

南方电网贵州电网公司电力科创园（简称“电力科创园”）近零碳示范区光储直柔示范工程成功并网投运，标志着国家重点研发计划项目——“基于‘光储直柔’的低碳园区多能协同与碳管控技术研究与应用”取得重大突破。“这个项目的建成投运，就像是一个大型‘建筑充电宝’，也是目前贵州首个‘建筑充电宝’。”南方电网贵州电网公司专家委员会专职委员谈竹奎说。
什么是“光储直柔”？谈竹奎介绍，“光储直柔”是一种面向新型电力系统的新型建筑能源技术体系，它集成了光伏发电、储能系统、直流配电和柔性用电四大技术模块，旨在构建高效、低碳、智能的能源利用模式，实现建筑能源的高效利用和低碳转型。
“作为这一项目的核心技术之一，‘光储直柔’是在建筑能效提升基础上，进一步实现电能替代与电网友好互动的新型建筑配用电技术，核心是将建筑从‘能源消耗者’转变为‘产储调碳汇者’。”谈竹奎说。直流与交流相比具有形式简单、易于控制、传输效率高等特点，通过直流方式整合光伏发电、储能电池、柔性负载，形成自洽的闭环电力网络，实现建筑电力的自给自足和高效利用，有效地助力电力科创园整体零碳示范项目建设。
贵州电网公司建设“光储直柔”新型配电系统，通过在屋顶光伏、停车棚光伏、光伏围栏等分布式能源的开发，实现绿色用能和直流供电。光伏自发自用，余电自动储存，夜间通过储能系统再对大楼进行供电。光伏与充电桩、直流空调、直流照明等连接起来，提升光伏发电利用率，直接降低建筑运行碳排放16%。
“光伏发出的是直流电，大部分用电设备实际用的也是直流电，相对于传统交流用电，系统需经过‘直流—交流—直流’多次转换，光储直柔采用直流直供模式，减少2次交直流转换环节，整体效率从85%提升至95%以上。”谈竹奎说。在电力科创园，光伏发电后直接为大楼核心办公区提供直流电，用电能效可以提高10%以上。
目前，电力科创园设有750伏、375伏和48伏三种电压等级的直流电，750伏为直流母线电压，375伏适用于充电桩、空调等大功率用电，48伏则用于照明、办公等小功率用电。
“直流48伏电压对人体而言非常安全，如果不小心碰到也不会有生命危险。”谈竹奎说。改用直流电，电源侧与用电侧的打法变成了简单的从A到B，B到A，不仅可以取消直流设备与电网之间的交直流变换的复杂环节，还可以拥有能效提升、可靠性提高、变换器成本降低、设备并离网和电力平衡控制更加简单等诸多优势。
如今，电力科创园已建成“光储直柔”直流供电系统。同时，还促进了国内外首个园区多层次闭环交直流混合配电网建设，推进了“光储直柔”技术的产业化进程。
“我们运用碳排放多元化管理技术，将这些用电设备的情况体现在后台建筑智慧碳管控平台上，能耗量、碳排量等数据一目了然。”贵州电网公司电力科学研究院配网技术研究中心总经理徐玉韬说。通过分楼栋、分楼层、分区域监测楼宇用能情况，可为制定节能管控措施提供依据。
在电力科创园每一栋大楼楼道、办公室、天花板等角落内，贵州电网公司定制了差异化节能降碳减排方案，部署了上百个传感器，照明亮度、高效变频多联式空调+新风系统的温度等皆可根据人流量、气温、光照而自动调节。在光伏项目建设、规划设计、运维、并网等方面提供支持，助力示范区达到降碳45%以上的目标。
“相较传统建筑，这里的建筑智慧碳管控平台可以将建筑负荷当成‘充电宝’，在白天新能源发电充足时这些建筑负荷就会多用电。”徐玉韬介绍，在晚间，新能源不发电时，建筑负荷就会少用电，就像热水器等负荷已经储存了热水，热水中储存的热能等能量就会释放出来。这种负荷与新能源的互动促进了新能源消纳，进一步提升建筑的节能降碳成效。
在“电动贵州”的战略背景下，电力科创园还建设双向充电桩，开展车网互动技术应用示范，可实现新能源汽车有序、柔性充放电，降低峰时负荷60千瓦。
通过集建筑“光储直柔”、用电感知与负荷侧柔性调节为一体，以及车网互动、超充、碳排放监测管理等技术应用，成功打造了城市中心区新型电力系统技术的综合示范，每年可节约16.15万度电，减少二氧化碳排放约80.57吨，相当于植树约8000棵。
徐玉韬介绍，通过应用一系列技术，大楼能耗强度远优于近零能耗建筑标准。同时，积极参与绿电绿证交易进一步补足能源绿色属性，最终实现全绿色用电与全零碳运行。
智慧碳管控平台是南方电网省区范围内第一个园区级别碳监测、追踪和管控系统。研究过程中还提出了可推广的低碳园区建设路径及建设模式，相关成果写入中电联《电力服务零碳园区建设研究报告》，为我国低碳园区建设提供了可借鉴推广的方法和范例。