【直流百问】1.光储直柔是什么？

光储直柔是在建筑领域应用太阳能光伏、储能、直流和柔性四项技术的简称，英文简称PEDF(Solar photovoltaic, Energy storage, Direct current and Flexibility)，即在建筑中通过直流母线连接分布式光伏、储能和可调用电负荷实现市电功率柔性控制。

光储直柔的“光”，是分布式太阳能光伏。太阳能光伏技术这十几年年有了快速的迭代与进步。从NREL更新的效率曲线看，如图1，实验室已达到47.1%的转化效率。当前量产晶体硅组件的效率也很容易达到22%以上，且成本下降到过去的1/10。从图2，我们可以看到很多新兴的太阳能技术正在取得快速的进步，以钙钛矿电池为例，仅仅用了八年的时间效率在原有基础上提升了70%以上。目前晶体硅太阳能光伏组件，即便没有补贴，在一般工商业电价、甚至居民电价的条件下，已经具备了很好的技术经济性。考虑建筑外观多样性和未来光伏应用总量要求，建筑立面光伏会随着太阳能光伏技术的进步逐渐变成建筑的新装（详见“光伏蓝”即将成为“奶奶灰”？——你已经不是你，而我们依然是我们）。推广分布式太阳能光伏已经成为实现碳中和的必然选择。

图1晶体硅太阳能电池转化效率

图2新型太阳能电池材料转化效率

“储”就是分布式蓄能，广义上说有很多种方式，包括电化学储能、储热、抽水蓄能等等。这里重点是指电化学储能，尤其是利用电动车本身的电池，以及利用建筑围护结构热惰性和生活热水的蓄能等。我国电动车每年的产销量已达百万辆，五菱宏光电动车少的有十度电，新势力和比亚迪等电动车有70甚至100度电。未来电动车实现双向充放电，不仅能满足电动车的交通工具属性，也能够成为电力在末端的调节手段。充分利用建筑围护结构热惰性和生活热水也是蓄能调节的有效手段。比如，夏天我们的办公楼早一点开启空调、或者用电高峰时在满足舒适度的条件下适当减少空调开启台数，或者在夜间利用谷电（未来主要是风电）把家里的生活热水加热等等，这些看似微不足道的行为对于电力的负荷迁移发挥着举足轻重的作用。

“直”就是低压直流配电系统。随着建筑中电源和负载的直流化程度越来越高，直流供配电是一种更合理的形式。电源侧的分布式光伏、储能电池等普遍输出直流电。用电设备中传统照明灯具正逐渐被LED替代，各种空调、冰箱、洗衣机、水泵等电机设备也更多考虑变频的需求，此外还有各式各样电脑、手机的数字设备，这些都是直流负载。直流供配电技术对于提高建筑能源系统效率、提升用户安全性和使用便捷性、实现能源系统的智能控制、实现供电可靠性的解耦，以及与电力系统的交互具有重要的作用。国际上，开展直流建筑研究的重要因素之一还包括“确保人人获得可负担、可靠和可持续的现代能源”。在东南亚、非洲等很多“一带一路”国家的偏远地区至今还没有电力，与光伏和储能设备结合，低压直流是解决无电区的利器，将极大改善能源匮乏地区数以百万居民的居住条件和生活质量。

“柔”，就是柔性。一方面是电器设备根据直流母线电压的波动动态调整输出功率，也就是说当电器设备感知到外界电力供应处于高峰或紧张时，在满足舒适条件的同时，设备自动降低功率运行；一方面是通过光伏、储能以及负荷三者的动态匹配，实现与电网的友好说话。传统建筑能源供应主要是解决电力供应和建筑用能二者之间的关系，柔性要解决的是市电供应、分布式光伏、储能以及建筑用能四者的协同关系（见图3）。当下的技术已经使我们能够准确告诉电网明天我们怎么用，现在要解决的问题是，电网希望我怎么用就怎么用。光储直柔技术无论在城市还是农村，都能够很好解决当下电力负荷峰值突出问题以及未来与高比例可再生能源发电形态相匹配的问题，建筑与电网是很好的合作伙伴关系。

图3 建筑用能两者关系变成四者关系

光储直柔不仅仅是技术变革，其中也包括理念、文化与协同，比如大家对分布式光伏的认知与理念，电动车充电桩进楼以及双向充放，电力负荷调节机制等等。国家已明确30碳达峰60碳中和的目标，能源领域有了清晰的发展路径，光储直柔逐渐得到了越来越多学者、企业和老百姓的关注。

图文丨郝斌

编辑丨李娅