一、任务来源
山东省建筑与交通双碳创新创业共同体科技研发计划项目“ 建筑绿色高效供能一体化关键技术研究及应用”（项目编号：STGTT0101202303）
二、应用领域和技术原理
1.应用领域
在建筑领域，光储直柔技术通过集成太阳能光伏、储能、直流配电和柔性交互技术，实现建筑能源的自给自足和优化管理
2.技术原理
“光储直柔”技术构成的微型电网采用直流供电以及共直流母线的负荷柔性调节技术；可以达到“荷随源动”和“源网互动”的效果；对构建新型低碳化电力系统产生重大而深远的影响。
三、性能和指标
通过直流配电系统架构，建筑内部改用直流配用电网，可以取消直流设备与配电网之间的交直变换环节，同时放开配用电系统对电压和频率的限制，展现出能效提升、可靠性提高、变换器成本降低、电力平衡控制更加简单等诸多优势。建筑物采用直流配电，建筑电能利用率提高7%—10%。
四、与国内同类技术比较
国内已有基于“光储直柔”技术在建筑中应用的报道，但未见现代建筑光储直柔技术中构建面向采用交流和直流分层连接的混合配电架构，并结合配电架构建立新能源发电、储能、直流负荷的直流耦合方案的相关报道；本系统将现代建筑光储直柔技术中采用直流主动安全监控装置、集中式直流线路保护装置和一体化直流配电单元对直流配电线路进行多场景数字化功能保护；在配电系统保护方面，能够快速适应负载变化，具有高速的电能，能够快速适应负载变化，具有高速的电能响应能力，使得电力系统在面对突然的负载变化时不会出现电压崩溃、电流冲击等问题，保证了系统的稳定性和安全性。响应能力，使得电力系统在面对突然的负载变化时不会出现电压崩溃、电流冲击等问题，保证了系统的稳定性和安全性。
五、成果创新性、先进性
本项目采用交流与直流混用的配电形式，与传统单一交流配电系统和单一直流配电系统相比，系统供电方案的搭建、接地形式的选型，交直流电源的互济等问题都是本项目重点关注的技术性难题；传统交流配电普遍采用分级配电、直流配电多采用共直流母线供电形式；本项目将在交直流供电形式之间选择最合适的供电形式。另外交流系统普遍采用TN或TT系统接地，直流系统普遍采用IT系统接地，交直流选择两种不同接地形式还是统一接地形式也是本项目重点关注问题。其次，低压直流配电系统电压等级主要有750V、375V、220V、110V、48V等，根据不同的负荷类别选择相适应的电压等级对提高直流系统的可靠性及效率均有明显的效果。
另外通过直流配电系统架构，建筑内部改用直流配用电网，可以取消直流设备与配电网之间的交直变换环节，同时放开配用电系统对电压和频率的限制，展现出能效提升、可靠性提高、变换器成本降低、电力平衡控制更加简单等诸多优势。光储直柔系统通过分析市电供应、分布式光伏、储能以及建筑用能四者关系，采用柔性控制技术，将新能源发电、储能、负荷便捷地接入，进行合理调配，并通过对项目的运行进行能耗分析，实现建筑节能低碳运转。通过建筑整体柔性用能，使建筑从传统能源系统中的单一用户转变为整个能源系统中具有可再生能源生产、自身用能、能量调蓄功能的“三位一体”复合体，实现建筑由碳消耗主力向碳中和主力转变。
六、作用意义
1.经济效益
（1）降低用电成本：通过在建筑上安装光伏发电系统，利用太阳能产生电能，可满足部分用电需求，减少从电网购电的电量，从而降低电费支出。同时，储能装置能够在电价低谷时储存电能，在电价高峰时使用储存的电能，进一步降低用电成本。
（2）提高能源利用效率：该技术采用直流配电系统，减少了交直流转换过程中的能量损耗。此外，柔性用电技术可根据能源供应和需求情况，合理调整用电设备的功率和运行时间，使能源得到更高效的利用，提高了整个能源系统的效率，长期来看也为企业和用户节省了大量能源成本；
（3）创造新的经济增长点：光储直柔技术的发展带动了相关产业的兴起，如光伏产业、储能产业、直流配电设备制造业、智能控制系统研发等，为经济增长提供了新的动力。这些产业的发展将创造大量的就业机会和经济效益，促进经济结构的优化和升级；
（4）提升建筑资产价值：配备光储直柔系统的建筑在能源供应方面具有更高的自主性和稳定性，能够更好地应对停电等突发情况，提升了建筑的品质和吸引力。这对于商业建筑、工业园区等来说，可以提高其租金收益和资产价值，为业主带来更多的经济回报。
2.社会效益
（1）节能减排与环境保护：光储直柔技术主要依赖太阳能等清洁能源，可大幅减少对传统化石能源的依赖，降低二氧化碳等温室气体的排放，有助于缓解全球气候变化问题，改善环境质量，对实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义；
（2）提高能源供应的可靠性和稳定性：储能装置能够在光伏发电不足或电网故障时提供备用电源，保障建筑内重要设备的正常运行。同时，柔性用电技术可实现建筑与电网的友好互动，根据电网的负荷情况调整用电需求，减轻电网的负担，提高电网运行的稳定性和可靠性，减少停电事故的发生；
（3）促进能源的分布式利用和可持续发展：该技术使建筑成为能源的生产者和消费者，实现了能源的就地生产、就地消纳，减少了能源在传输过程中的损耗。这有利于促进能源的分布式利用，提高能源系统的灵活性和适应性，推动能源的可持续发展，尤其对于偏远地区或电网覆盖不完善的地区，光储直柔技术可以提供可靠的能源解决方案。
七、推广应用的范围、条件和前景
1.推广应用范围
包括新建和既有建筑的改造，如办公、工业园区、学校等各类建筑。通过在建筑表面安装光伏组件，配置储能系统，采用直流配电和柔性用电技术，实现建筑能源的自给自足、节能减排以及与电网的友好互动，降低用电成本，提高能源利用效率和供电可靠性；
2.推广应用条件
技术条件：需要不断提升和完善相关技术，包括高效光伏组件技术以提高太阳能转换效率，先进储能技术以确保储能系统的高性能、长寿命和安全性，成熟的直流配电技术及设备以保障直流供电的稳定可靠，以及智能控制与能量管理技术以实现对系统的精准控制和优化调度；
成本条件：降低系统的初始投资成本和运行维护成本至关重要。随着技术的进步和规模化生产，光伏组件、储能设备、直流配电设备等的成本已有所下降，但仍需进一步降低，以提高光储直柔技术的经济竞争力，使其在更多领域得到广泛应用。此外，还需考虑系统的全生命周期成本，包括设备更换、维护保养等费用。
3.推广应用前景
随着全球对气候变化和环境保护的关注度不断提高，以及能源转型的加速，光储直柔技术作为一种清洁、高效、可持续的能源解决方案，将在实现碳达峰、碳中和目标中发挥重要作用，其市场需求将持续增长；
光储直柔技术的推广应用将催生新的市场机遇，带动光伏、储能、直流配电设备、柔性控制技术等相关产业的快速发展，形成新的产业链和产业集群，创造大量的就业机会和经济效益，推动能源领域的产业升级和创新发展。
八、存在的问题和改进意见
存在问题：光储直柔系统的初始投资包括光伏发电设备、储能装置、直流配电设备以及智能控制系统等的采购和安装费用，成本相对较高，限制了其在市场中的推广应用。
改进意见：通过政策支持，如政府出台补贴政策、给予税收优惠等，鼓励企业和用户采用光储直柔技术；企业加大研发投入，推动技术创新，提高设备性能的同时降低生产成本；随着市场规模的扩大，实现规模化生产，进一步降低设备和系统的成本。

一、应用前景
1.与智能技术融合创新：光储直柔技术将与建筑一体化设计、智能家居、智能电网等领域深度融合，实现更加智能化、高效化的能源管理和利用。借助物联网、大数据、人工智能等技术，建立智能的能量管理系统，对建筑内的能源生产、存储和使用情况进行实时监测和精准控制，为用户提供更加便捷、舒适和节能的用能体验。
2.催生新的能源服务模式：随着光储直柔系统的推广应用，将催生能源托管、需求响应服务等新的能源服务模式。能源服务公司可为建筑业主提供一站式服务，通过优化能源管理帮助业主降低成本、获取效益。建筑业主也可参与电网的需求响应项目，获得经济补偿，实现建筑与电网的双赢，促进能源市场的活跃和发展。
3.推动建筑零碳发展：光储直柔技术的应用有助于减少建筑领域的碳排放，符合国家碳达峰、碳中和战略目标的要求，对于推动建筑行业的绿色低碳转型、实现建筑零碳发展具有重要意义，能够为建设绿色智慧城市做出积极贡献。
二、推广措施
1.推广应用范围
（1）新建建筑：在设计阶段就将光储直柔技术纳入规划，实现建筑与可再生能源的深度融合。
（2）既有建筑改造：通过加装光伏组件、储能设备和改造配电系统等方式，提高建筑的能源性能和智能化水平。
（3）工业园区：实现园区内能源的优化配置和高效利用。
（4）农村地区：为农户提供独立的电力供应，解决偏远地区供电困难的问题
2.推广应用条件
（1）政策支持：国家与地方政府颁布了多项提高可再生能源发电占比、强化光伏产业及用户侧应用的相关规定。
（2）技术成熟度：光储直柔技术需要在光伏与建筑设计融合度、电化学储能安全隐患、柔性用电技术成熟度等方面进一步提升。
（3）经济性：需要考虑光储直柔系统的初始投资和运维成本，以及与之对应的经济收益。
3.推广应用前景
（1）节能减排和可持续发展：光储直柔技术能有效提升系统能量使用和管控效率，提高建筑微电网的供电安全性与可靠性，实现建筑节能和减排。
（2）应对气候变化：通过提高能源转换效率和利用率，降低能源浪费，减少温室气体排放。
（3）电网稳定性：储能技术可以平衡电网负荷波动，解决因光伏发电的间歇性带来的电网不稳定问题。
4.存在的问题和改进意见
（1）直流配电保护技术不足：
问题：直流配电系统的保护电器难以适应电力电子元件特性与容性负荷要求，过流保护与负荷通断存在困难。
改进意见：深入研究直流配电保护技术，开发专用直流保护电器（如快速固态断路器），优化保护电器与系统的匹配性，提高过流保护能力与负荷通断可靠性，确保直流配电系统安全稳定运行。
（2）初始投资成本高：
问题：光储直柔系统的光伏设备、储能装置、直流配电与智能控制设备等初始投资较大，限制了其在建筑领域的大规模推广应用。
改进意见：通过技术创新降低设备成本，推动产业规模化发展，如光伏产业提高组件生产效率与降低原材料成本，储能产业扩大生产规模与提升技术成熟度。同时，政府出台补贴政策与金融支持措施，如补贴设备采购、提供低息贷款等，降低建筑业主的投资压力。