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推广“光储充泵”一体化 促进绿色建筑能源变革
作者: 程晓丽   来源: 中国建设新闻网   加入日期:2024-1-16  点击率:86
推广“光储充泵”一体化 促进绿色建筑能源变革
2024-01-04 09:55:20    作者:程晓丽

去年年底召开的全国住房城乡建设工作会议强调,要稳步推进城乡建设领域碳达峰工作。在日益严峻的气候变化形势下,降低碳排放、推动建筑领域节能降碳已成为行业聚焦的重要议题,也是建筑产业变革的必然要求。在这一关键时期,“光储充泵”技术的发展,无疑为绿色能源领域的创新注入了强劲动力。

如何推广“光储充泵”一体化,促进绿色建筑能源变革?近日,在中国建设报社主办的首届中国建造发展论坛上,与会嘉宾围绕相关专题进行了研讨。

开启40年长周期序幕 推动“光储充泵”技术发展

党的二十大报告提出,“推动能源清洁低碳高效利用,推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型”“加快规划建设新型能源体系”。这一重要论述,为新能源和可再生能源跨越式发展,指明了前进方向、提供了根本遵循。

中国建设报社副社长顾宇新表示,“光储充泵”技术作为推动绿色能源变革的关键领域,在经济和社会发展中发挥越来越重要的作用。他认为,要加快推动国家有关新能源政策的落地和落实,需要做好五方面工作。一是坚持发展的观念,增强做好“光储充泵”的责任、勇气和担当。要抓住一切有利时机,利用一切有利条件,紧紧抓牢“‘光储充泵’大有可为”这个确定性,整合资源,积极推动产业发展壮大。二是走科技创新之路,以创新的精神、包容的态度、市场经济的做法、国际性的视野推动“光储充泵”事业发展。三是充分利用合作伙伴的力量,汇聚产业链各单位的丰富经验、能力和专业技能,促进光伏、储能、充电、热泵产业链上下游企业与科研院所、金融和投资部门、政府部门以及提供各类应用场景的公营部门之间的紧密合作。四是坚持长期主义,要在发电侧、工商户、用户侧以及公共建筑改造、整村推进试点成功的基础上,力争用3~5年全面铺开,开启“光储充泵”产业40年长周期序幕。五是加强国际合作,为发展中国家和部分发达国家、地区提供绿色电力系统建设。同时,加快培育外贸新动能,统筹推进光伏储能充电等“小而美”民生项目。

作为实现“双碳”目标的重要一环,建筑业如何借助光伏加快实现绿色低碳发展?住房城乡建设部标准定额司副司长白正盛在讲话中表示,“建筑+光伏”要考虑三方面因素。首先,要评估可用资源的状况及其潜力。主要的闲置资源集中于屋顶和西立面。公共建筑在可用面积上具有显著优势,而住宅建筑的资源则相对较少,且存在使用不便和产权分散的问题。其次,发电的消纳问题直接关系到经济效益。当前的主要消纳方式包括自用、储能(含储冷热)、充电桩以及上网。从经济角度出发,自用是首选,其价格高而成本低。储电虽然价格高,但成本高且容量有限。充电桩以及上网则价格相对较低,成本也低,但也存在容量限制。最后,发电方式与建筑本身的融合也不容忽视。光伏系统不仅应视为发电工具,更应承担部分建筑功能。在此过程中,必须明确区分“屋顶光伏”与“光伏屋顶”的概念。

实现碳达峰碳中和是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。他强调,建筑领域节能减碳作为实现“双碳”目标的核心要素,必须完成三方面任务。一是降低建筑能耗。通过提升建筑本体的保温隔热性能以及设备能效等措施,实现降低能耗的目的。二是在相同能耗下减少碳排放。采用柔性用电、储能等技术手段来降低建筑用能的碳因子。三是利用可再生能源。通过使用太阳能、地热能等低碳能源,以减少市场对传统能源的需求。

如果说“光伏+建筑”是推动建筑业实现低碳发展的重要力量,那么“光储充+”则为打造多样化应用场景提供稳固基石。工业和信息化部装备工业发展中心副主任刘法旺分析认为,目前“光储充+”产业发展呈现五大趋势。一是能源、交通、工业领域绿色低碳转型催生“光储充”产业交叉融合发展。二是政策鼓励支持“光储充+”技术研发和试点应用,新模式新业态不断涌现。三是“光储充+”一体化设施固定式场景已实现一定应用,并不断向更多应用场景拓展。四是多方力量积极布局,技术创新进程加快,智能化、网联化、平台化逐步成为行业共识。五是美国、欧盟等出台相关法案和战略规划,推动本地光伏、储能、充电设施等产业发展。

可以预见,绿色低碳发展理念以及“双碳”目标的提出,为“光储充”一体化的发展提供了广阔的市场空间。在全力推动能源绿色低碳转型背景之下,“光储充”一体化正迎来广阔的发展利好空间。

扩大应用场景 构建绿色能源新格局

近年来,国家发展改革委、工业和信息化部、住房城乡建设部等相关部门陆续出台《智能光伏产业创新发展行动计划(2021~2025年)》《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》《关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》等一系列鼓励政策,支持光伏发电、储能、直流配电和柔性用电等技术的集成应用,推动“光储充”一体化项目在各个领域的应用。

政策赋能之下,“光储充”产业建设提质加速,“光储充”一体化应用场景持续落地。

中国电子工程设计院股份有限公司高级工程师杭春燕认为,“光储充”已成为解决电动汽车和充电桩之间发展不平衡问题的理想方案,也是新能源汽车充电站建设上的一次创新尝试。

充电基础设施是当前重要的交通能源融合类基础设施,是新能源汽车和新型电力系统两大国家战略发展的重要内容和关键支撑。据统计,截至2022年年底,我国充电基础设施数量达520万台,而新能源汽车保有量已达1390万辆。在“光储充”一体化模式下,用电低谷时利用储能设备存储电能,在用电高峰时使用存储好的电能支撑超快充负荷,为新能源汽车提供绿色电能,实现电力削峰填谷,可在降低能源使用成本的同时,有效减少充电站的负荷峰谷差,有效提高系统运行效率。

杭春燕介绍说,“光储充”一体化主要应用于工业园区、商业用电以及交通出行等。在工业园区中利用“光储充”一体化技术供电,可实现节能减排;在商业应用当中,“光储充”一体化技术可以为企业提供更加经济、可靠的电力供应,降低企业成本和能源消耗;在交通方面,通过电动汽车的普及,利用“光储充”一体化为电动汽车充电,实现清洁绿色的交通出行模式。

在龙焱能源科技(杭州)有限公司光电建筑事业部总经理刘志钱看来,光伏建筑一体化技术产品正逐渐成为建筑行业的重要发展方向。通过将光伏建材产品与建筑屋顶、墙面等结构相结合,在提高能源利用效率的同时,集建筑美观和功能性于一体,实现建筑用能自给自足。未来,光伏建筑一体化将迎来更多的创新与突破,首先,产品将更加注重美学设计,在保证安全和能源效益的前提下,更好地融入建筑设计中,使建筑既能够满足功能需求,又能够展现美感。其次,光伏建筑一体化将更加注重整体解决方案,包括与建筑设计、智能控制系统等的紧密结合,实现对建筑能源的全方位管理。最后,光伏建筑一体化将更加注重标准化与规模化,通过推动标准化工艺和大规模生产,降低成本,提高竞争力。

据刘志钱介绍,龙焱能源科技凭借自主核心技术,实现碲化镉发电玻璃产业化,已研发出多款技术成熟的新型光伏建材产品。光伏在建筑上应用多平铺、垂直安装,同时多遮挡、散热差。龙焱光电建材热斑小、温度系数低、弱光效应好、色彩均匀、美观大方、安全耐久等优势和特点,适宜在建筑上应用,带来更加强劲的发电能力,同时碳足迹低,产品实现回收全生命周期循环利用,易于维护,更具经济性,让建筑从单纯的能源消费者转变成能源生产者。龙焱碲化镉薄膜发电玻璃已应用于国内外100多个标志性示范项目,最长的项目已稳定运行十多年,充分验证了该产品的安全、耐久特性。

天合光能股份有限公司战略管理与发展部储能总监李秉文指出,中国储能行业已经在全球取得了领先优势,是长板产业。据统计,2023年1~10月中国企业供应了全球约95%的储能电芯。在市场集中度最低的系统集成领域,中国储能系统集成企业占据了全球37%的市场份额。同时,技术突破与产品迭代快速演进,储能系统的寿命提升至约万次循环,储能度电成本达到0.2元/千瓦时。他认为,光储平价的时代已经加速到来,当光储平价时代真正到来时,中国光储行业的发展天花板将会再进一步打开。

日出东方控股股份有限公司副总裁朱亚林在演讲中提到,随着新能源生产侧逐步实现清洁化、绿色化,如何在应用端实现更高效的节能减排是需要大家思考的一个重要问题。对此,日出东方提出“光储充热”概念,其中空气源热泵是用热领域实现低碳排放的最优技术路径。采暖、空调及照明是最主要的能耗来源,占比达整体建筑能耗的60%~70%。使用空气源热泵系统可降低能耗达60%以上。通过将空气源热泵产品与光伏、储能及充电桩等系统相耦合,实现多能互补利用,还可形成区域微电网系统,推动绿色电力的就地利用、按需储能,大幅降低建筑碳排放,减少对国家电网的依赖。

ImageFetcher (1).jpg西藏自治区日喀则市仲巴县大型太阳能跨季节储热供暖项目

她以西藏仲巴县的太阳能跨季节储热供暖项目为例,该项目的供暖系统由太阳能集热系统、储热系统、光伏储能系统、供热系统组成,太阳能集热场面积达两万多平方米,不用煤、不用气、不用电就能给整个县城2万多户居民送去温暖。朱亚林表示,该系统为西藏仲巴县提供了清洁无污染、运行费用低的供暖解决方案,极大地改善了当地居民基本生活条件和办公条件,也树立了全球大型太阳能集中供热的应用标杆,为高寒高海拔地区集中供暖提供了有力解决方案。

与“光储充热”思路不同,无水型太阳能热电联供清洁供能系统同样可以解决供暖问题。北京日新创博低碳科技有限公司创始人、CEO吴显勇介绍了3个高寒地区农牧民超低能耗清洁能源供暖整村示范项目的推进情况。他提到,西藏边境地区面临高寒气候、运维困难、人员操作水平有限、农牧民对运行费用敏感等现实问题,传统的有水型供暖系统难以有效应用。日新创博与中建智造共同开发的无水型太阳能热电联供清洁供能系统,采用“光伏发电+相变材料储热+智能控制”的打造思路,在西藏康马、洛扎、班戈3个高寒边境村落完成了万余平方米的整体建设,不仅有效保障了设计目标供暖效果,更是成功探索出了一条在边境高寒地区高效利用太阳能、全面降低运维难度的规模化清洁供暖模式。

比亚迪股份有限公司解决方案部经理夏岩从绿色建筑全场景应用切入,介绍了从电芯到系统层级全面创新的魔方产品,适应沙漠、戈壁、荒野、丘陵、浅滩、海岛、高海拔和极寒等全环境,打造24小时立体化、本地化服务团队,满足全球项目交付。他指出,建筑领域的清洁低碳转型是能源变革的关键环节,随着中国新能源汽车销量、保有量逐年上升,光伏行业整体处于波动上升的趋势,同时储能在新型电力系统安全稳定方面有着巨大作用,光储充在绿色建筑领域的发展具有高度确定性。

中国中元国际工程有限公司安全城市研究院高工刘广阳表示,在国家政策和“双碳”战略的推动下,新能源逐渐成为主流能源的重要补充,为中国“双碳”目标的实现注入了强劲动力。中元成功打造的某园区多能互补智慧能源系统,通过建设光伏发电、电储能、燃气三联供等多种供能系统,建成后年运行成本降低105.66万元,成本节约率达到35.07%;每年节能量折合249.8吨标准煤,年能源消耗节约率达到19.6%;每年可减少二氧化碳排放650吨,二氧化碳减排降低22.4%;项目可再生利用率超7.24%,不仅优化了园区能源供给形式,降低了用能成本,使园区内有限的可再生能源得到最大化利用,同时使园区供电系统具备了孤网运行条件,大大提高了园区供能的可靠性。这一实践对于新能源的应用和推进储能电站消防安全、推动储能电站的可持续发展具有重要意义。

在行业需求的持续增长和政策的积极引导下,伴随着技术的不断进步以及应用场景的日益丰富,“光储充”一体化模式必将迎来更多的发展机遇。

加强协同合作 释放“光储充+”发展潜能

“协,众之同和也。”光伏、储能、充电桩各具特点、各有所长,发展所向、路径选择及发展领域也存在一定程度的差异。促进“光储充”一体化发展,既谋一域之腾飞,又谋全局之提升,是加快推动绿色能源高质量发展的必然要求。

如何促进“光储充+”的应用和发展?刘法旺建议,一是要加强跨部门、跨领域协同合作,梳理技术发展路线,做好技术前瞻布局。“光储充+”涉及的模式较多,需要加强不同行业、不同领域之间的协同合作,强化供需两端的对接,针对不同场景梳理相适配的技术路线图,支撑政府制定规划政策,指导企业做好技术布局。

二是加强核心技术攻关,深化数字化、绿色化技术应用,提升产业链供应链韧性和现代化水平。应发挥龙头企业作用,带动上下游联合创新,在光电转换效率、长寿命高安全性电池等领域,加快突破一批核心技术,形成标志性产品;深化智能化、绿色化技术融合应用,加快推动产业基础高级化和产业链现代化。

ImageFetcher.jpg京能国际怀柔科学城HEPS(高能同步辐射光源)屋顶光伏发电项目

三是以应用场景为牵引,以问题为导向,加强商业模式探索,提升经济效益水平。统筹考虑能源、土地、设备投入成本等要素资源,更好发掘一些典型应用场景,瞄准不同用户需求,探索新型商业模式,建设集多种要素于一体的“光储充+”设施,拓宽市场份额,提升经济效益。

四是以试点示范为依托,不断完善标准体系,提高先进产品供给水平。基于示范应用,验证技术路线可行性,逐步构建系统设计、集成、测试验证、安全等较为完善的标准规范,打造一体化设施互联互通标准体系。基于实证验证产品可靠性,不断迭代完善,提高先进产品的供给水平。

五是积极开展技术创新、标准规范等方面的国际交流与合作,拓展发展空间。在新一轮科技革命和产业变革深入推进、全球能源低碳转型进程加快的背景下,对产业链供应链韧性、全生命周期绿色低碳等方面提出更高要求。我们应持续加强国内外政策法规标准、技术趋势等方面的研究,做好前瞻布局。

杭春燕补充道,推动“光储充”一体化发展,还需要完善市场机制。一是加大下游充(换)电设施建设和运营扶持力度;二是扶持分布式光伏市场主体,加大对光伏运营平台的支持力度;三是完善相关政策机制,加大对储能产业的政策保证力度;四是加大车网互动、能源互联等关键技术研发支持力度,发挥企业技术攻关主体作用。

“双碳”目标下,社会各领域都在积极推进绿色低碳转型,但目前很多中大型建筑的清洁能源覆盖率还不高,低碳发展迫在眉睫。阳光电源股份有限公司充电事业部副总经理翟寄文对此表示,“光储充”一体化是实现“低碳建筑”的有效路径。通过合理配置光储系统,可为各类建筑提供不间断的清洁电力,同时配合充电桩为电动汽车充电,可真正实现电动汽车的零碳排放。随着V2G技术的发展,电动汽车还可以在需要时输出电力到电网,支撑各类建筑、园区的长时间零碳运行。目前阳光电源全栈自研的光储充放一体化解决方案已广泛用于各类中大型建筑、高速公路服务区、工业园区等典型场景。

作为一种清洁、高效、可持续的绿色能源解决方案,“光储充”广阔的应用前景和市场空间逐渐被各界认可。随着技术的不断进步、成本的持续降低和百姓接受度的日益提升,相信“光储充”一体化将在未来发挥越来越重要的作用,成为建筑领域节能降碳的重要路径。


编辑:程晓丽
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