郝 斌：光儲直柔實(shí)現綠電就地消納

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(kāi)，本次大會(huì )由由中國能源研究會(huì )指導，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)委會(huì )、中國能源網(wǎng)主辦。會(huì )上，中國建筑節能協(xié)會(huì )光儲直柔專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)，深圳市建筑科學(xué)研究院副總工程師郝斌做了主題為《光儲直柔實(shí)現綠電就地消納》的報告。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

我來(lái)自建設領(lǐng)域，也算是基層代表，想借此機會(huì )與大家分享和交流我在工作中的一些體會(huì )。

首先，關(guān)于今天大家頻繁提及的分布式光伏問(wèn)題，由于我來(lái)自建設領(lǐng)域，因此特別想探討一下分布式光伏與建筑之間的關(guān)系，它們之間是互補互助，還是存在其他形式的關(guān)聯(lián)?其次，這些分布式光伏所產(chǎn)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(zhuān)家都談到紅區(電力過(guò)剩)的問(wèn)題，我們一直在探討如何將紅區轉變?yōu)辄S區，進(jìn)而轉變?yōu)榫G區。今天，我們更多地是在探討如何從電源端出發(fā)，解決紅變黃、黃變綠的問(wèn)題。與此同時(shí)，我們也想從負荷側、用戶(hù)側的角度思考，看是否有可能通過(guò)某種方式，減少甚至避免對分布式光伏的依賴(lài)。

分布式光伏面臨的一個(gè)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(lái)一個(gè)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(guān)注光伏組件的發(fā)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(fā)電潛力?，F在很少有建筑能夠實(shí)現光伏滿(mǎn)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(mǎn)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(jiǎn)單的容量倍增關(guān)系?？辈煸O計費用、支架費用等并不會(huì )因為鋪設容量的減少而大幅下降，但全年的發(fā)電量卻會(huì )顯著(zhù)提升。

在建筑領(lǐng)域，如果能實(shí)現分布式光伏電力在末端的有效消納，那么其價(jià)值將非常高。換句話(huà)說(shuō)，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(wú)疑將迎來(lái)最佳發(fā)展前景。分布式光伏其實(shí)就像是光伏領(lǐng)域的“拼多多”，它省略了中間的多個(gè)環(huán)節，直接將電力輸送到用戶(hù)。這樣一來(lái)，無(wú)論是8毛錢(qián)還是一塊錢(qián)的電價(jià)，都變得可行且合理，所有的事情都將成為可能。

本質(zhì)上，建筑用電的規律與光伏或風(fēng)電的發(fā)電規律并不一致，這是分布式光伏面臨的一個(gè)客觀(guān)存在的難題。盡管大家都希望能夠解決這個(gè)問(wèn)題，但這也引發(fā)了一個(gè)矛盾，即建筑負荷是否具備可調節性。

于是，光儲直柔技術(shù)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(dòng)性，無(wú)論這些能源設備安裝在哪里，光儲直柔都能有效地發(fā)揮作用。

接下來(lái)，我們談?wù)勜摵烧{節。在建筑中，負荷可以根據電網(wǎng)的分類(lèi)被劃分為可中斷、可遷移和可調節三類(lèi)。幾乎所有的設備都可以歸入這三類(lèi)中。

在建筑中進(jìn)行負荷調節究竟在調節什么?從電網(wǎng)的角度來(lái)看，負荷調節涉及不同的時(shí)間尺度，而我們今天主要關(guān)注的是小時(shí)級和天級，也就是日內的調節。去年下半年，我們與南方電網(wǎng)合作進(jìn)行了一項建筑調頻實(shí)驗，并取得了非常顯著(zhù)的效果，沒(méi)想到建筑也能參與到電網(wǎng)的調配中來(lái)。

建筑不僅能夠向下調節負荷，還能向上調節，這是過(guò)去很多人難以想象的。包括調節速度、響應時(shí)間和爬坡速度都能完全滿(mǎn)足電網(wǎng)的各項指標要求。這讓人們覺(jué)得這是一個(gè)既經(jīng)濟又實(shí)用的解決方案，因此很樂(lè )意去做。

實(shí)際上，光儲直柔是一個(gè)高度交叉的學(xué)科領(lǐng)域，它涵蓋了建筑技術(shù)、電力電子、電力系統等多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。因此，它是一個(gè)極具跨學(xué)科性質(zhì)的技術(shù)。那么，光儲直柔技術(shù)的核心是什么?其核心在于構建一個(gè)直流微網(wǎng)。

過(guò)去，建筑的用電量完全依賴(lài)于電網(wǎng)。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(wǎng)供電量不再時(shí)刻保持相等，而是形成了一種新的動(dòng)態(tài)平衡。這就是現在與過(guò)去在電力使用上的本質(zhì)差異。

直流系統具有一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)勢，我們能夠利用直流電壓的波動(dòng)來(lái)反映供需矛盾的變化。例如，當電壓升高時(shí)，實(shí)際上是在鼓勵我們多使用電力;而當電壓降低時(shí)，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(shí)傳遞了信息流，使得整個(gè)系統更加簡(jiǎn)潔。當然，我們還需要考慮效率問(wèn)題。隨著(zhù)分布式電源如光伏和儲能系統的增多，系統效率將進(jìn)一步提升。也就是說(shuō)，你安裝的光伏和儲能設備越多，采用直流系統的優(yōu)勢就越明顯。

目前，我們在做工程時(shí)主要做三個(gè)方面：照明、空調和充電樁。通過(guò)將這三個(gè)領(lǐng)域的設備直流化，我們從電量和負荷的角度來(lái)看，已經(jīng)覆蓋了超過(guò)50%的需求，這從根本上解決了調節的問(wèn)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(hù)側，我們的目標是找到一種方式，使得全社會(huì )的系統成本最低，而不是單純追求某個(gè)局部的絕對完美，那種完美對于我們來(lái)講是沒(méi)有意義的。