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大同能源革命館直流低碳建築項目應用案例進入21世紀以來，我國一直是傳統能源消費大國，傳統能源推動我國高速發展的同時也造成了高碳排放問題，相比全球50多個國家已實現「碳達峰」，我國碳排量依舊高速增長，相比之下實現「雙碳」目標面臨着『時間緊、任務重、挑戰大』的問題。

一、背景

進入21世紀以來，我國一直是傳統能源消費大國，傳統能源推動我國高速發展的同時也造成了高碳排放問題，相比全球50多個國家已實現「碳達峰」，我國碳排量依舊高速增長，相比之下實現「雙碳」目標面臨着『時間緊、任務重、挑戰大』的問題。因此我國需要大重構才有可能完成目標，其中包括能源轉型、供給改革、產業升級等。能源轉型作為大重構的核心，對「碳中和」起到決定性作用，我國能源轉型主要集中新能源開發與利用，而國能清潔電力發展核心是光電和風電。截止到2020年，我國在光伏裝機量上居世界首位，並且光伏技術的進步、規模經濟效應和競爭加劇等因素影響，光伏設備價格下降速度較快，使得光伏發電成本在我國接近甚至低於常規能源，並由集中式轉向分布式發展，光伏是未來能源架構的核心，將成為百姓能源。

據調查，空調能耗占據社會能耗的15%，空調負荷占據建築負荷的50%，因此光伏與空調跨界融合，形成新型分布式發用電一體應用模式，利用光伏空調的清潔、環保、安全等特點，將光伏系統設置在建築中，同建築工程建設同步實施，實現綠色節能建築1，踐行國家節能低碳方針目標，實現產業升級發展。而光（儲）直流空調系統比傳統光伏空調系統，具有更高的系統效率，效率最高可達99.04%，實現了源-儲-網-荷多元換流生態，具有削峰填谷,減容增配,離網運行等優勢。因此，從國家遠景目標到產業升級發展再到解決客戶痛點，光伏空調系統迎來契機。

二、應用案例

能源革命展示館是大同市能源革命「十大工程」之首。承接方為太原市建築設計研究院—負責的未來能源館整體設計，協助有北京建築技術發展有限公司—負責正能建築技術系統設計諮詢審核，直流微網與儲能技術設計諮詢審核。其設計理念是以綠色節能建築為標準、創新綠色生態為目標，積極踐行國家提出的「雙碳」目標戰略方針，集成應用超低能耗建築技術、BIPV光伏建築一體化技術、全直流建築技術、微電網技術、「零外排」海綿園區技術、CIM數字孿生技術、物聯網大數據技術、視覺識別技術以及5G技術等，建築節能率達到90%以上，充分利用太陽能能源自給自足，實現源-網-荷-儲的內部匹配，交直流柔性互換，與電網友好互動，達到未來產能展館建築、全直流建築目標。

作為國內首例規模最大的全直流建築。該建築中也使用的了「全球首創」光伏（儲）直驅變頻離心機系統，該系統主要由光伏系統、儲能系統、空調系統及能源信息管理系統組成，實現光伏（儲）電直接驅動大功率變頻空調運行，取得三元換流、四象限全控整流、PAWM交錯調製、動態MPPT控制、電網自適應等多項核心技術突破，在實際應用中根據地方電網接入要求，可以選擇「饋網」或「非饋網」下的純空調工作模式、光伏空調工作模式、混合供電工作模式、純光伏發電工作模式、余電上網工作模式，同時還可以為數據機房、室內照明、路燈等直流負荷提供能源供應，實現了「源-儲-網-荷」的全直流化，真實描繪光伏（儲）直驅變頻離心機系統在能源轉型實踐中的價值，為全國清潔低碳能源產業提供可參考的樣板工程。

大同市能源革命展示館鋪設分布式光伏發電系統，總裝機量0.9MW，共安裝410Wp、320Wp、100Wp和40Wp多晶硅太陽能電池組件約14420塊，項目光伏發電年發電量125萬度，相應年節約標準煤512噸。項目年減少污染排放348噸碳粉塵、1276噸二氧化碳（CO2）、38.4噸二氧化硫(SO2)、19.2噸氮氧化合物(NOX)。其環保效益相當於造林40畝。

三、技術要點

1. 自主研發直流變頻離心機系統

「全球首創」自主研發的光伏（儲）直驅變頻離心機系統，是一套「源-儲-網-荷-用」全直流生態系統，系統包含了光伏發電系統、儲能擴展系統、變頻離心機系統及G-IEMS能源信息管理系統，並具備擴展性。系統功能高度集成，具有突出的節能性、智能性和經濟性，取得三元換流、四象限全控整流、PAWM交錯調製、動態MPPT控制、電網自適應等多項核心技術突破，可根據客/用戶需求提供完整的系統解決方案。

2. 光伏發電系統與G-IEMS能源信息管理應用

光伏（儲）直流變頻離心機系統光伏直驅系統效率高達99.04%，相比較常規系統省去至少三次中間轉換，直流直驅系統效率提升6%-8%。系統構建了多元換流模型，形成了清潔能源優先、供需聯動的能源構架，實現了電能在直流側多路混合、多向流動，電能動態切換時間小於10ms。G-IEMS能源信息管理實現「源-儲-網-荷」聯動聯調，支持能源調度與精細化管理，功率級運行響應，電壓/電流級狀態診斷與平衡調控，確保了直流生態系統的穩定、可靠運行。

四、應用前景

近10年以來，我國光伏發電相關產業的發展在世界上尤為突出，產業規模多年保持世界第一，2017年我國光伏發電量占全國發電量的四分之一2，截止到2019年初，我國光伏裝機量已達到170GW。而光伏（儲）直驅變頻空調系統應用覆蓋了全球各類型典型氣候區，已服務於全球30個國家和地區，落地工程項目6000多個，隨着光伏發電成本的不斷下降，可想而知光伏（儲）直驅變頻空調系統將會迎來新的機遇與挑戰。