2023城市建筑光储直柔系统构建模式与工程示范研究报告_130页_46mb

中国光储直柔建筑发展战略路径研究（二期）总结

核心内容概述

本研究聚焦于“光储直柔”建筑系统在城市区域的构建模式与工程示范应用，旨在推动建筑领域实现能源的高效利用与碳减排目标。研究内容涵盖技术方案制定、工程论证咨询以及案例集编制，重点分析了城市建筑在不同规划条件下的光伏安装潜力、消纳能力及储能配置策略，同时通过专家论证和案例调研，推动“光储直柔”技术的规模化应用。

主要观点与关键信息

一、背景与总体进展

• 城市建筑已成为能源消费的主要载体。
• 2020年全国建筑运行能耗总量为10.6亿tce，占全国能源消费总量的21%；碳排放总量为21.8亿tCO₂，其中电力相关间接碳排放占52%。
• 《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》提出到2060年非化石能源消费比重达到80%以上。
• 建设“光储直柔”建筑是提升建筑电气化水平、实现碳达峰碳中和的重要手段。

二、城市建筑光储直柔技术方案

• 项目组以“只进不出”为原则，分析了不同城市片区的光伏安装与利用潜力。
• 建筑密度和容积率越高，屋顶光伏安装容量越受限，但在I类太阳能资源区影响较小。
• 展示了城市形态对光伏利用潜力的影响，指出商业建筑光伏自用率可达98%，具有明显优势。
• 办公建筑因周末和节假日用电减少，光伏自用率较低，约为86%。
• 在深圳市某片区，通过情景分析和负荷预测，提出了经济合理的光储直柔系统配置方案，可再生能源利用率达5.6%。

三、光储直柔示范工程方案咨询

• 项目组依托中国建筑节能协会光储直柔专委会，组建了行业专家库，涵盖设计院、高校、设备厂家、地产商及学协会等多领域专家。
• 举办了三场专家论证会，分别在北京、深圳和青岛召开，对6项示范工程方案进行了技术评估与优化建议。
• 涉及建筑类型包括教育、商业、办公、居住、实验和市政设施等。

四、光储直柔工程案例集编制

• 全国范围内调研了69个“光储直柔”建筑案例，选取26个运行项目和1个即将完工项目进行深入分析。
• 案例集收录了17个具有代表性的项目，涵盖多种气候区和建筑类型。
• 案例集的编制为“光储直柔”技术的推广提供了实践参考和理论支持，入选“十四五”重点培训教材。

关键技术特征

4.1 光储直柔系统应用分布

• “光储直柔”系统主要适用于我国大部分地区，尤其在太阳能资源丰富的北方严寒、夏热冬冷（除四川盆地）和夏热冬暖地区。
• 从建筑类型来看，系统正从新建建筑向既有建筑扩展，从办公建筑向商业、教育、工业和农村住宅建筑推广。
• 从规模来看，系统正从中小型建筑向校园和产业园区规模化应用发展。

4.2 光伏与储能技术应用特征

• 光伏系统以BAPV（建筑附着光伏）为主，因成本较低，但随着技术发展，BIPV（光伏建筑一体化）将成为未来趋势。
• 光伏组件以高效单晶硅双面组件为主，适合在屋顶和地面停车棚等平面区域安装。
• 储能系统以电化学储能为主，其中磷酸铁锂电池应用最广泛，其次是钛酸锂电池，铅酸电池和铅碳电池应用较少。
• 储能系统应根据应用场景选择合适的电池类型，如能量型储能系统选择高能量密度、长放电时间的电池，功率型储能系统选择高功率密度、短放电时间的电池。

4.3 直流配电系统技术特征

• 直流配电系统多采用单极拓扑结构，电压层级以两层为主，不超过三层。
• 电压层级和拓扑结构的选择与接入的直流电源（如光伏、储能）及用电设备的类型、功率和电压范围密切相关。
• 建议大功率设备使用较高电压等级，以降低电流和线路损耗；小功率设备使用较低电压等级，以保障安全。

4.4 光储直柔系统容量配置

• 储能系统容量配置需考虑建筑用电负荷、光伏发电功率、市政电网及储能充放电功率的平衡。
• 在深圳市，当前储能系统的静态回收期约为7.4年，未来随着电力辅助服务市场的成熟和需求响应频率的增加，回收期将显著缩短。

结论

本项目通过系统研究和工程实践，为“光储直柔”建筑的构建与推广提供了理论依据和实践指导，推动了建筑领域与电网的互动与协同，助力实现碳达峰、碳中和目标。