大同能源革命馆直流低碳建筑项目应用案例

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大同能源革命馆直流低碳建筑项目应用案例进入21世纪以来，我国一直是传统能源消费大国，传统能源推动我国高速发展的同时也造成了高碳排放问题，相比全球50多个国家已实现“碳达峰”，我国碳排量依旧高速增长，相比之下实现“双碳”目标面临着‘时间紧、任务重、挑战大’的问题。

目录

一、背景

进入21世纪以来，我国一直是传统能源消费大国，传统能源推动我国高速发展的同时也造成了高碳排放问题，相比全球50多个国家已实现“碳达峰”，我国碳排量依旧高速增长，相比之下实现“双碳”目标面临着‘时间紧、任务重、挑战大’的问题。因此我国需要大重构才有可能完成目标，其中包括能源转型、供给改革、产业升级等。能源转型作为大重构的核心，对“碳中和”起到决定性作用，我国能源转型主要集中新能源开发与利用，而国能清洁电力发展核心是光电和风电。截止到2020年，我国在光伏装机量上居世界首位，并且光伏技术的进步、规模经济效应和竞争加剧等因素影响，光伏设备价格下降速度较快，使得光伏发电成本在我国接近甚至低于常规能源，并由集中式转向分布式发展，光伏是未来能源架构的核心，将成为百姓能源。

据调查，空调能耗占据社会能耗的15%，空调负荷占据建筑负荷的50%，因此光伏与空调跨界融合，形成新型分布式发用电一体应用模式，利用光伏空调的清洁、环保、安全等特点，将光伏系统设置在建筑中，同建筑工程建设同步实施，实现绿色节能建筑1，践行国家节能低碳方针目标，实现产业升级发展。而光（储）直流空调系统比传统光伏空调系统，具有更高的系统效率，效率最高可达99.04%，实现了源-储-网-荷多元换流生态，具有削峰填谷,减容增配,离网运行等优势。因此，从国家远景目标到产业升级发展再到解决客户痛点，光伏空调系统迎来契机。

二、应用案例

能源革命展示馆是大同市能源革命“十大工程”之首。承接方为太原市建筑设计研究院—负责的未来能源馆整体设计，协助有北京建筑技术发展有限公司—负责正能建筑技术系统设计咨询审核，直流微网与储能技术设计咨询审核。其设计理念是以绿色节能建筑为标准、创新绿色生态为目标，积极践行国家提出的“双碳”目标战略方针，集成应用超低能耗建筑技术、BIPV光伏建筑一体化技术、全直流建筑技术、微电网技术、“零外排”海绵园区技术、CIM数字孪生技术、物联网大数据技术、视觉识别技术以及5G技术等，建筑节能率达到90%以上，充分利用太阳能能源自给自足，实现源-网-荷-储的内部匹配，交直流柔性互换，与电网友好互动，达到未来产能展馆建筑、全直流建筑目标。

作为国内首例规模最大的全直流建筑。该建筑中也使用的了“全球首创”光伏（储）直驱变频离心机系统，该系统主要由光伏系统、储能系统、空调系统及能源信息管理系统组成，实现光伏（储）电直接驱动大功率变频空调运行，取得三元换流、四象限全控整流、PAWM交错调制、动态MPPT控制、电网自适应等多项核心技术突破，在实际应用中根据地方电网接入要求，可以选择“馈网”或“非馈网”下的纯空调工作模式、光伏空调工作模式、混合供电工作模式、纯光伏发电工作模式、余电上网工作模式，同时还可以为数据机房、室内照明、路灯等直流负荷提供能源供应，实现了“源-储-网-荷”的全直流化，真实描绘光伏（储）直驱变频离心机系统在能源转型实践中的价值，为全国清洁低碳能源产业提供可参考的样板工程。

大同市能源革命展示馆铺设分布式光伏发电系统，总装机量0.9MW，共安装410Wp、320Wp、100Wp和40Wp多晶硅太阳能电池组件约14420块，项目光伏发电年发电量125万度，相应年节约标准煤512吨。项目年减少污染排放348吨碳粉尘、1276吨二氧化碳（CO2）、38.4吨二氧化硫(SO2)、19.2吨氮氧化合物(NOX)。其环保效益相当于造林40亩。

三、技术要点

1. 自主研发直流变频离心机系统

“全球首创”自主研发的光伏（储）直驱变频离心机系统，是一套“源-储-网-荷-用”全直流生态系统，系统包含了光伏发电系统、储能扩展系统、变频离心机系统及G-IEMS能源信息管理系统，并具备扩展性。系统功能高度集成，具有突出的节能性、智能性和经济性，取得三元换流、四象限全控整流、PAWM交错调制、动态MPPT控制、电网自适应等多项核心技术突破，可根据客/用户需求提供完整的系统解决方案。

2. 光伏发电系统与G-IEMS能源信息管理应用

光伏（储）直流变频离心机系统光伏直驱系统效率高达99.04%，相比较常规系统省去至少三次中间转换，直流直驱系统效率提升6%-8%。系统构建了多元换流模型，形成了清洁能源优先、供需联动的能源构架，实现了电能在直流侧多路混合、多向流动，电能动态切换时间小于10ms。G-IEMS能源信息管理实现“源-储-网-荷”联动联调，支持能源调度与精细化管理，功率级运行响应，电压/电流级状态诊断与平衡调控，确保了直流生态系统的稳定、可靠运行。

四、应用前景

近10年以来，我国光伏发电相关产业的发展在世界上尤为突出，产业规模多年保持世界第一，2017年我国光伏发电量占全国发电量的四分之一2，截止到2019年初，我国光伏装机量已达到170GW。而光伏（储）直驱变频空调系统应用覆盖了全球各类型典型气候区，已服务于全球30个国家和地区，落地工程项目6000多个，随着光伏发电成本的不断下降，可想而知光伏（储）直驱变频空调系统将会迎来新的机遇与挑战。