我国光储直柔技术取得重大突破 低碳园区能源效率提升逾10%

问题:“双碳”目标推动下,建筑用能低碳化已成为能源转型的重要环节。长期以来,建筑侧以交流配电为主,而光伏、储能以及大量电子类负载天然以直流形态运行,电能在“直流—交流—直流”的多次转换中产生额外损耗;同时,园区用能监测不够精细、调控手段偏少,新能源出力与负荷曲线难以匹配,影响节能降碳效果和新能源消纳水平。如何让建筑从单一“用能终端”转变为可参与调节的“能源节点”,成为低碳园区建设需要解决的现实问题。 原因:一上,新型电力系统加快推进,园区分布式光伏等新能源占比持续提高,但其波动性、间歇性与建筑负荷峰谷错位矛盾更为突出;另一方面,传统交流架构下逆变、整流等环节带来的效率损失不容忽视,加之园区用能点位分散、设备类型复杂,使节能改造常遭遇“效率提升有限、管理成本较高”的瓶颈。要有限空间内实现更高比例清洁能源替代和更精细的碳管理,需要在供配电形态、储能配置、负荷响应和数字化管控上形成一体化方案。 影响:2025年11月24日,南方电网贵州电网公司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”取得阶段性进展。该体系将光伏发电、储能系统、直流配电与柔性用电融合,核心是通过直流直供减少能量转换环节,使建筑具备“发电、储电、调电、管碳”的综合能力。示范区屋顶光伏、停车棚光伏以及透光薄膜光伏围栏产生的直流电,可直接为直流空调、直流照明等负载供电,多余电量自动存入储能系统,夜间再为建筑供电。运行对比显示,直流直供模式将系统效率由传统模式约85%提升至95%以上,用电能效提升超过10个百分点。 在配电体系上,示范工程构建了750伏、375伏与48伏多电压等级直流配电系统,兼顾远距离输配、终端用电与安全需求。其中48伏直流的应用有助于降低触电风险,回应直流配电推广中对人身安全关注,为建筑内部直流用电的规模化应用提供了更可行的路径。 在管理机制上,示范区上线智慧碳管控平台,可按楼栋、楼层、区域对能耗与碳排数据进行可视化监测,并在公共区域、办公空间等部署多类型传感器,实现照明亮度、空调温度等随人流、气象、光照变化动态调节。另外,示范工程将建筑负荷纳入调节资源:新能源出力充足时引导负荷增加用电,出力不足时下调部分可调负荷,实现从“源随荷动”向“荷随源动”转变,提高新能源就地消纳能力,更提升示范区降碳水平。 从实际效果看,示范工程投运后,园区建筑运行碳排放降低16%,年节约用电量16.15万千瓦时,年减少二氧化碳排放约80.57吨,折合植树约8000棵。同时,园区建设双向充电桩并开展车网互动示范,新能源汽车既可充电也可向电网回馈电能,在削峰场景下可降低峰时负荷60千瓦,探索形成“车—楼—网”协同的新型用能模式,为城市中心区新型电力系统提供示范参考。 对策:业内专家认为,推动光储直柔从示范走向规模化,需要在标准体系、设备适配、工程运维与商业机制各上同步推进。一是推进直流配电与直流用电设备的标准衔接及检测认证,降低系统集成难度;二是完善建筑侧储能配置与安全管理,强化全生命周期运维能力;三是以智慧碳管控为抓手,提升数据采集质量与调控策略水平,增强负荷“可观、可测、可控”能力;四是探索车网互动、电价机制与碳资产管理的协同设计,形成可持续的收益闭环,提高各方参与意愿。 前景:随着园区、公共建筑、数据中心与交通充电基础设施加快建设,直流负载占比将持续上升,光储直柔提升能效、扩大新能源消纳、增强电网韧性等上的综合价值将更为突出。本次示范工程推动建设园区多层次闭环交直流混合配电网,为低碳园区提供了可借鉴的系统方案,对应的成果已纳入行业研究报告,具备进一步推广基础。未来,若在更多园区形成“源网荷储车”协同运行的标准化模式,有望推动建筑从能源转型的“被动承受者”转变为“主动参与者”,为更高比例清洁能源替代与精细化碳治理提供支撑。

从“耗能建筑”走向“可发电、可储能、可调节的能源节点”,光储直柔的探索表明,绿色低碳转型不仅需要更清洁的电源,也需要更高效的用能方式和更智能的系统协同。让建筑参与能源平衡、让用电过程可被精细管理,零碳园区的可复制经验将为城市更新和新型电力系统建设提供更有力的支撑。