光储直柔建筑发展现状与研究展望-制冷课件资料

光储直柔建筑发展现状与研究展望目录1. 背景2. 系统构建3. 工程案例4. 未来发展2建筑光储 直柔PEDF(Photovoltaic,

Energystorage,DC,

Flexible)1.

背景

未来能源系统：低碳化，风电光电成为主力

风电光电装机：5.3亿kW（2020）→

60亿kW（2050）

风光电发电量：0.7万亿度（2020）→

8万亿度（2050）3国家统计局.

2020中国能源大数据报告.

全年能源信息平台,

2021光储直柔,

暖通空调,

2021发电总量

(万亿kWh)7.8万亿kWh60%0246810121420502012 2014 2016 2018 202013万亿kWh22亿kW74亿kW80%20502012 201420162018 2020608040200装机容量

(亿kW)24%9%1.

背景4建筑：单纯用户变为能源生产、消费、调蓄“三位一体”Consumer→Prosumer光电风电

需适应未来能源系统变化特点供给侧低碳/零碳化

需求侧应主动适应2.

光储直柔5柔“光储直柔”建筑新型配电系统是发展零碳能源重要途径光直储“光储直柔”

PEDF

(Photovoltaic,

Energystorage,

DC,

Flexible)2.

光储直柔6

光储直柔的部分相关政策支持202120212022国务院《2030年前碳达峰行动方案》“城乡建设碳达峰行动”：建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的‘光储直柔’建筑住建部《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》：“十四五”

累计新增建筑光伏装机容量0.5亿千瓦；建设以“光储直柔”为特征的新型建筑电力系统，发展柔性用电建筑中共中央

国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见：深化可再生能源建筑应用，加快推动建筑用能电气化和低碳化。开展建筑屋顶光伏行动2.

系统构建7

需针对建筑单体→建筑群→区域探索实施方案民用建筑工业建筑建筑→区域城市→国家商建办公农村建筑光储直柔2.

系统构建——光

建筑表面是光伏利用的重要场景，利用高分卫星遥感图像识别屋顶光伏资源8北方农村地区建筑区南方农村地区建筑区青岛独栋建筑杭州独栋建筑建筑屋顶面积：总计412.4亿m2市县城区139.4亿m2农村区域273亿m2亿m22.

系统构建——光

建筑设计：造型与构造主动适应光伏利用需求9利用建筑外表面尽可能发展光伏，使建筑成为能源“产消者”建筑表面充分利用基础上，建筑光伏产能vs.建筑用能BIPV/BAPV光伏等可再生能源需要的是面积，建筑表面是重要的资源2.

系统构建——光

建筑可分为消纳型与输出型1020%40%60%80%100%0%50%100%300%350%400%光伏自耗率150% 200% 250%光伏发电/建筑用电办公商业公寓住宅层办公高商场0%大库农宅消纳型型输出利用建筑外表面尽可能，使建筑成为能源“产消者”2.

系统构建——储11蓄电池电动汽车蓄水罐蓄冰槽相变材料…需从整个建筑能源系统视角重新认识建筑中可利用的储能/蓄能技术手段可储电设备智能家电电器设备

建筑中可利用的蓄能/储能资源建筑建筑本体

储冷/热设施

储电设施围护结构空调末端

等效储能：建筑热容

+

空调系统2.

系统构建——储1226

℃室内温度波动但可满足需求需求供冷量（负荷计算）实际供冷量（如提前1h供冷）等效于提供了1h蓄电池容量技术研究：空调系统与建筑本体具有的储能/可调能力13别墅（400m2）空调(6.6

kW,

建筑蓄热1

h)蓄电池(6.6

kW,

13.2

kWh)T=3

h卧室（15m2）空调(0.7

kW,

建筑蓄热)T=10min~1

h机场航站楼（47.8万m2）建筑空调(9.7

MW,

建筑蓄热)T=1.1

h建筑+水蓄冷空调(9.7

MW,

建筑蓄热1

h)水蓄冷(蓄冷量6.7万RTh)T=7.3

hP：0.1kW~10

MWE：0.1kWh~100

MWhT

：小时尺度（10

min

~

15h）暖通空调系统+建筑热容的蓄能潜力

(单建筑)：2.

系统构建——储2.

系统构建——储14

储：“硬技术”+“软模式”建筑中可利用的储能/蓄能措施-等效电池暖通空调系统+建筑热容……电动汽车+智能充电桩各类可储能电器设备2.

系统构建——直

供需两侧具有直流本质，带来新的发展机遇15现有建筑配电系统电网可再生能源-直流高效机电设备-直流分布式光伏DC/ACLED………电动车电池蓄电池…智能家电电器消费电子设备EC风机空调直流变频空调AC/DCAC/DCAC/DCAC/DC照明LED…2.

系统构建——直16系统架构

调控方法直流电器配电设备

建立建筑直流配电系统体系T/CABEE

030-2022《民用建筑直流配电设计标准》……标准规范建筑直流配电系统2.

如何实现——柔17

柔度刻画建筑整体建筑自身室内温度26

℃设备自身可比例调节柔度定义？+分布式光伏可时移可中断储能电池2.

如何实现——柔18

光储直柔：解决天内电力供需的不匹配-400-300-200-10000100200300400电力供给电力使用(kW)电网(风光电1:1)0:006:0012:0018:000:00分布式光伏储能不可调负载可削减负载(空调)可削减负载(电动汽车充电桩)可中断负载用电Pd

(τ)供电Ps

(τ)EEESP

+EESP

-EES建筑天内的电力供需不匹配光储直柔建筑支撑全可再生电力供给中国建筑节能协会：建筑光储直柔评价标准（2022.3启动会）2.

如何实现——柔19基本原理系统架构设计方法优化配置调节策略设备&系统电力供给电力消耗户级DC375V平铺10kWpDC/DC钛酸锂电池3.3kW/

6.6kWhAC/DC

15kW交流电网AC

380V四层照明5.4kWDC/DCDC/DCDC/DCDC/DC48V电动汽车智能充电桩6.6kW

*3电动自行车充电桩DC/DCDC/DCF2层直流小屋2kW(48V)+5kW

(375V)48VDC/DCDC/DC斜铺10kWp实现柔性用能光储直柔3.

案例20

深圳建科院未来大厦3.

案例21DC/DC光伏板连接电网/建筑直流母线光伏板

清华节能楼光储直柔工程——等效储能资源

电动汽车+智能充电桩：充电功率主动调节，等效于蓄电池3月15日实际运行数据3.

案例

节能楼光储直柔工程——典型日运行曲线

实现电网取电功率的柔性调节（例如

~2

kW）22300280260240320340360380400-12-8-404812165:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00直流母线电压

(V)电功率

(kW)时刻压母线电空调/照明等电