住宅建筑适合采用光储直柔技术吗?

城市住宅等类型建筑,由于室内用能人员的在室特点,白天用电负荷较低、夜间用电负荷高,与光伏发电时间相差较大,如图所示。

但是,住宅建筑的屋顶具有较好的光伏利用条件,根据对既有住宅建筑的调研发现,不同体形的住宅建筑屋顶光伏可利用率可达到20%以上,而对于新建建筑,若进一步优化屋面形态设计(如采用不等坡)、减少屋面其他设备的占用面积等,可进一步将屋顶光伏的可利用率提升至40%以上。同时,住宅中用户用电强度不高,这使得住宅建筑中光伏发电量在总用电量中占有较大比例。

综合以上两方面,住宅建筑仅靠自身用电特性,其光伏白天的发电量较难被自身完全消纳,可以采用自身柔性调节、隔墙售电或余电上网三种技术途径解决该问题。其中,余电上网是当前最简单的方法,但随着未来分布式光伏发电量在电网中的比例增加,这种方式会给电力系统带来巨大的调节压力,因此不作为主要的解决方式。以下分别对另外两种方法的适用性进行探讨。

1.采用自身柔性调节

采用自身柔性调节主要依靠用电设备的可调节能力,以及在电力系统中设置储电设备。目前,住宅建筑中主要使用的家用电器可调节能力有限,平移延时型设备主要可考虑蓄热水箱、洗衣机等,变功率型设备主要可考虑分体空调,而其他大部分用电设备根据住户使用习惯,暂时很难参与深度调节。此外,各种蓄电池的成本较高,也存在一定的安全隐患,其经济性和安全性仍是现在阻碍储电装置大范围使用的主要原因。

然而,可以预见的是,随着未来家用电器的发展,自身带有蓄电池的可充电电子设备将大量普及,如笔记本电脑、充电台灯、移动电扇等,这将大大提高用电设备的平移延时调节能力。同时,随着蓄电池成本的下降以及安全性的进一步保障,储电设备的应用也将大幅提升。此外,由于住宅建筑相应配套的电动车数量庞大,停放时间比较长,在未来还可以通过车网互动双向充放电技术,利用富余的电池容量作为可移动的储电池设备在电网中发挥调节作用。

2.隔墙售电

隔墙售电可以在有条件的情况下,把白天光伏多余的发电量售卖给相邻的公共建筑,就近解决电力平衡问题,并且可以获得一定的经济效益。但由于光伏发电的不稳定性,以及我国现行电价机制的限制,这种方式在我国尚未普及。随着电力领域政策的不断改革,分布式发电市场化交易的积极推进,隔墙售电这种模式有望在不久的将来稳步开展。

综合以上分析,住宅等用能时间与光伏发电时间相差较大的建筑,在现阶段受用电设备调节能力、储能设备经济性以及分布式发电市场政策等因素影响,采用光储直柔技术的难度较大,但未来随着家用电器的发展、储能设备成本的降低,以及我国逐渐利好的政策推进,这类建筑同样对光储直柔技术有较好的适用性。(作者:刘烨 李婷 作者单位:清华大学建筑节能研究中心)

来源:南方电网报

2022-11-22 13:31