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大力发展建筑柔性用电迎接新电气化时代
发布时间:2019-09-14 19:36

  供给侧与消费侧的能源革命主要包括三方面:一是保证能源安全,对外依存度不能高;二是改变能源结构,解决雾霾问题;三是大力减少化石能源,从而实现低碳发展,应对气候变化。

  要实现这样的能源革命目标,就必须大力发展非碳、零碳能源,减少对化石能源的依赖。路径就是大比例发展水电、风电、光伏、核电等可再生能源,从依赖化石能源转为依赖非碳能源。这些非碳能源的特点是都带“电”字,所以能源利用路径从原来的化△▪▲□△石能源发电、供热转为直接从可再生能源发电。因此要大幅度提高城市能源用电比例,迎接新电气化时代的到来。

  以往发电厂对末端用户的连接是刚性的,即任何一个时候发出的电都得在这一瞬间消耗掉,供需之间是强耦合的。但现在可再生能源电力的不确定性、随机性非常强,电力消费侧结构也在逐渐调整,工业用户比例变少、民用建筑比例变大,也有随机性因素。这两个随机性互相叠加,导致供需关系矛盾日益突出,所以必须变刚性连接为柔性连接,改为大比例的可再生能源电力,这种柔性连接供需的电力关系,将成为新一代城市能源系统里最主要的课题。

  随着现代化城市发展,建筑、交通用电比例越来越大,电动汽车有可能替代燃油车,成为主要的交通方式。随着电动汽车的使用比例增加,若用现在的模式解决充电桩问题,对电▲=○▼网冲击极大,并且极不稳定。同时,建筑中大量的变压器、设备有空载现象,再加上建设充电桩,使城市配电容量加大一倍甚至更多,这将给城市配电系统安全稳定运行带来较大挑战。

  如何最大化利用充电系统、建筑用电系统?调节电力系统负荷变化,匹配可再生能源的柔性负载,是当前面临•●的大问题。这几年国内不少企业、研究机构认为,未来要在建筑中安装蓄电池,和室外充电桩相连,实现全直流化。

  直流最大的好处在于负载从刚性变成了柔性,允许直流侧电压在±30%范围内变化且不会影响任何供电。

  还有一类可间歇运行的装★△◁◁▽▼置,根据电压的变化调节,在低压时关闭,高压的时候再打开。只要靠直流电压的母线变压变化为信号,传导至各个末端,各个末端根据自己的特征自行调节容量变化,实现柔性。

  这个柔性有多大?初步估计,根据电压变化响应,办公建筑用电负荷变化幅度可达到15%-30%,酒店则能达到30%。

  原来不考虑柔性的时候,要安装很大容量的电池才能实现建筑物的柔性用电。现在考虑了建筑本身负荷可以调节后,不需要安装超大容量的电池就可以实现建筑整体柔性,还可以进一步提高供电可靠性和供电质量。

  居住建筑比办公建筑更容易实现分布式蓄电,以实现电的稳定性需求。充分结合●电动汽车的动力电池与充电桩,可有效利用建筑用电低谷时的容量,不仅无需增加总供配电容量,还可减少约一半分布式蓄电池的配置容量,从而使成本大大降低。这时候大量电动汽车接入电网充电不仅不是“祸害”,还能“变废为宝”。

  北京市现有约8亿平方米的民用建筑、约200万辆电动汽车,用电负荷约800万千瓦,如果有一半建筑可以变为直流系统,并按照上述方法设计充电桩,就无需再给河北电厂增◆■加压力,还可以接收1000万千瓦的可再生电力,并大规模发▪•★展风电。同时因为没有了用电高峰,整个城市配电网容量会大幅度降低,这将从根本上改变城市电力系统。

  供给侧与消费侧的能源革命主要包括三方面:一是保证能源安全,对外依存度不能高;二是▪▲□◁改变能源结构,解决雾霾问题;三是大力减少化石能源,从而实现低碳发展,应对气候变化。

  要实现这样的能源革命目标,就必须大力发展非碳、零碳能源,减少对化石能源的依赖。路径就是大比例发展水电、风电、光伏、核电等可再生能源,从依赖化石能源转为依赖非碳能源。这些非碳能源的特点是都带“电”字,所以能源利用路径从原来的化石能源发电、供热转为直接从可再生能源▲★-●发电。因此要大幅度提高城市能源用电比例,迎接新电气化时代的到来。

  以往发电厂对末端用户的连接是刚性的,即任何一个时候发出的电都得在这一瞬间消耗掉,供需之间是强耦合的。但现在可再生能源电力的不确定性、随机性非常强,电力消★-●=•▽费侧结构也在逐渐调整,工业用户比例变少、民用建筑比例变大,也有随机性因素。这两个随机性互相叠加,导致供需关系矛盾日益突出,所以必须变刚性连接为柔性连接,改为大比例的可再生能源电力,这种柔性连接供需的电力关系,将成为新一代城市能源系统里最主要的课题。

  随着现代化城市◇…=▲发展,建筑、交通用电比例越来越大,电动汽车有可能替代燃油车,成为主要的交通方式。随着电动汽车的使用比例增加,若用现在的模式解决充电桩问题,对电网冲击极大,并且极不稳定。同时,建筑中大量☆△◆▲■的变压器、设备有空载现象,再加上建设充电桩,使城市配电容量加大一倍甚至更多,这将给城市配电系统安全稳定运行带来较大挑战。

  如何最大化利用充电系统、建筑用电系统?调节电力系统负荷变化,匹配可再生能源的柔性负载,是当前面临的▷•●大问题。这几年国内不少企业、研究机构认为,未来要在建筑中安装蓄电池,和室外充电桩相连,实现全直流化。

  直流最大的好处在于负载从刚性变成了柔性,允许直流侧电压在±30%范围内变化且不会影响任何供电。

  还有一类可间歇运行的装置,根据电压的变化调节,在低压时关闭,高压的时候再打开。只要靠直流电压的母线变压变化为信号,传导至各个末端,各个末端根据自己的特征自行调节容量变化,实现柔◁☆●•○△性。

  这◆▼个柔性有多大?初步估计,根据电压变○▲-•■□化响应,办公建筑用电负荷变化幅度可达到15%-30%,酒店则能达到30%。

  原来不考虑柔性的时候,要安装很大容量的电池才能实现建筑物的柔性用电。现在考虑了建筑本身负荷可以调节后,不需要安装超大容量的电池就可以实现建筑整体柔性,还可以进一步提高供电可靠性和供电质量。

  居住建筑比办公建筑更容易实现分布式蓄电,以实现电的稳定性需求。充分结合电动汽车的动力电池与充电桩,可有效利用建筑用电低谷时的容量,不仅无需增加总供配电容量,还可减少约一半分布式蓄电池的配置容量,从而使成本大大降低。这时候大量电动汽车接入电网充电不仅不是“祸害”,还能“变废为宝”。

  北京市现有约8亿平方米的民用建筑、约200万辆电动汽车,用电负荷约800万千瓦,如果有一半建筑可以变为直流系统,并按照上述方法设计充电桩,就无•☆■▲需再给河北电厂增加压力,还可以接收1000万千瓦的可再生电力,并大规模发□◁展风电。同时因为没有了用电高峰,整个城市配电网容量会大幅度降低,这将从根本上改变城市电力系统。

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