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編者按： 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，直流微電網(wǎng)比交流微電網(wǎng)更適應(yīng)綠色、高效、可持續(xù)的要求。本片通過六大發(fā)現(xiàn)對直流微電網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容進行介紹。

隨著配電系統(tǒng)的發(fā)展，直流微電網(wǎng)比交流微電網(wǎng)更具優(yōu)勢，更能適應(yīng)綠色、高效、可持續(xù)性的要求，在未來建筑能源系統(tǒng)的發(fā)展中有巨大的潛力。然而，目前在建筑中大規(guī)模引入直流系統(tǒng)仍然有較大挑戰(zhàn)，直流配電節(jié)能效果究竟如何也難以評估，其影響因素有很多，比如建筑類型，可再生能源及儲能技術(shù)的應(yīng)用，電源轉(zhuǎn)換組件的數(shù)量和效率，線路長度及其損耗，整個電力系統(tǒng)的配置等等。目前，一些國家已經(jīng)紛紛開展了直流配電網(wǎng)的研究，提出了各自的直流配電網(wǎng)概念和發(fā)展目標。美國相對較早開始了直流配電網(wǎng)的研究。2015年2月，美國節(jié)能聯(lián)盟(Allianceto Save Energy)發(fā)起了SEI(SystemsEfficiency Initiative)研究計劃，致力于提高美國建筑系統(tǒng)能效，推動建筑節(jié)能的商業(yè)性發(fā)展。

2017年，美國節(jié)能聯(lián)盟發(fā)布了 “Going Beyond Zero: A SystemsEfficiency Blueprint for Building Energy Optimization and Resilience”報告。該報告對美國建筑能效技術(shù)和政策背景進行了調(diào)研，總結(jié)了美國建筑能源優(yōu)化和彈性電網(wǎng)方面的調(diào)研結(jié)果，并提出相應(yīng)的一系列建議推動節(jié)能項目發(fā)展。本文節(jié)選報告中直流微電網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容進行介紹。

發(fā)現(xiàn)1：直流配電在美國國家能源政策、能源計劃和項目實踐中存在亟待填補的空白

目前，直流配電系統(tǒng)研發(fā)和部署工作尚未列入美國國家能源政策或計劃之中。直流建筑系統(tǒng)涉及事項跨度廣闊，各利益相關(guān)方比如政府，科研人士以及私營企業(yè)都有機會從中獲益。美國能源部聯(lián)邦能源管理計劃(FEMP)已經(jīng)確定了58個光伏項目，總計超過325兆瓦的發(fā)電容量。針對這一問題，報告給出如下建議：

建議1.1：能源部建筑技術(shù)辦公室(BTO)應(yīng)做到：

對現(xiàn)有規(guī)模的直流供電建筑進行持續(xù)評估，包括節(jié)能性，可靠性，彈性和經(jīng)濟性;

對目前進行中的建筑直流配電或終端設(shè)備示范項目進行展示

與行業(yè)或消費者合作，根據(jù)已有評估和示范項目，明確推廣直流配電的技術(shù)、制度和市場障礙

綜合能源部(DOE)已制定的能效和可再生能源目標，制定應(yīng)對策略克服目前障礙

建議1.2：DOE / BTO應(yīng)與其他聯(lián)邦電力項目合作開展相關(guān)活動，加快直流供電系統(tǒng)的商業(yè)開發(fā)，提高其市場接受度?？刹扇∫韵麓胧?strong>

為相關(guān)直流研究和推廣計劃項目提供資金支持

鼓勵直流相關(guān)示范項目展示

利用ENERGY STAR, 80-Plus31 and LEED等評級認證激勵電力公司采用直流供電系統(tǒng)(建筑直流供電系統(tǒng)現(xiàn)已納入LEED等認證評分項)

加強業(yè)界各利益相關(guān)方對直流技術(shù)的市場意識，鼓勵自行建立組織或行業(yè)聯(lián)盟，營造火熱的建筑直流供應(yīng)鏈技術(shù)話題

全力消除直流供電系統(tǒng)的制度規(guī)章障礙，比如更新聯(lián)邦檢測方法，增添直流或混合HVAC&R檢測方法

建議1.3：國會或主管機關(guān)應(yīng)鼓勵聯(lián)邦機構(gòu)在現(xiàn)有或新建建筑中采用直流配電或微電網(wǎng)，增加電網(wǎng)可靠性和運行彈性。

建議1.4：DOE應(yīng)成立一個跨機構(gòu)工作小組來專門應(yīng)對建筑直流化障礙和機遇，邀請行業(yè)各利益相關(guān)方參與。該工作小組可進行多種能源項目，比如，聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局和國防部(DoD)為移動設(shè)施(例如臨時住房，野戰(zhàn)醫(yī)院和廚房)進行直流配電，美國國際開發(fā)署鼓勵發(fā)展中國家農(nóng)村和其他服務(wù)欠缺地區(qū)的遠程電力直流應(yīng)用。

發(fā)現(xiàn)2：直流配電模式為系統(tǒng)集成和控制創(chuàng)造了有利條件

目前，直流配電主要用于數(shù)字化管理，如USB和以太網(wǎng)。未來以此為基礎(chǔ)，可實現(xiàn)更多DC功能，包括本地發(fā)電或存儲，即插即用安裝，微電網(wǎng)，改進電網(wǎng)可靠性，安全性和系統(tǒng)管理。通過結(jié)構(gòu)化布線將電力和通信相結(jié)合，使通信網(wǎng)絡(luò)更安全。目前，已有一些直流供電建筑的示范項目，利用直流系統(tǒng)將電力，數(shù)據(jù)和控制集成至統(tǒng)一平臺中，例如可持續(xù)科羅拉多辦公樓。

建議2：能源部應(yīng)與行業(yè)和標準制定機構(gòu)合作，制定研發(fā)路線圖，充分利用直流配電優(yōu)勢，提高建筑系統(tǒng)效率。

開發(fā)標準化機制，直流電網(wǎng)數(shù)字化管理;

與電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)等機構(gòu)合作，開發(fā)電網(wǎng)直流配電的標準架構(gòu);

與IEEE等機構(gòu)合作，將架構(gòu)集成到現(xiàn)有和新技術(shù)的每個物理層。

發(fā)現(xiàn)3：實現(xiàn)直流配電提高建筑系統(tǒng)效率仍存在多重障礙

目前，直流產(chǎn)品商業(yè)性低，無論是供應(yīng)商，消費者還是相關(guān)技術(shù)人員直流配電相關(guān)知識儲備不足，直流相關(guān)操作和規(guī)范要求的勞動力培訓力度欠缺，直流電壓壓力等級問題缺乏行業(yè)共識，急需相關(guān)技術(shù)標準和電氣規(guī)范。相關(guān)建議如下：

建議3.1：制造商應(yīng)開發(fā)適用于多種建筑的直流建筑標準方案，并提供更具有成本效益的產(chǎn)品。

建議3.2：DOE應(yīng)與國家項目或行業(yè)利益相關(guān)方進行合作，開發(fā)和測試新方法，降低在現(xiàn)有商業(yè)建筑中引入直流配電的復(fù)雜性，保證建筑無論翻新，裝修還是內(nèi)部設(shè)備更換都不費力。

建議3.3：IEEE應(yīng)與其他標準、認證組織或行業(yè)組織(例如，以太網(wǎng)聯(lián)盟，USB開發(fā)者論壇)合作，制定培訓材料，幫助設(shè)計人員，相關(guān)操作人員更了解直流系統(tǒng)，從而更正確、安全應(yīng)用并實現(xiàn)節(jié)能效果。

建議3.4：DOE應(yīng)為協(xié)調(diào)勞動力培訓工作提供指導(dǎo)，比如相關(guān)操作準則或規(guī)范要求。

發(fā)現(xiàn)4：擴大直流供電產(chǎn)品的市場，應(yīng)為直流供電系統(tǒng)提高相關(guān)測試程序

建議4.1：DOE應(yīng)主動審查其能源測試方法，并進行適當更新使其可以應(yīng)用于直流系統(tǒng)，DOE還應(yīng)向國會建議對現(xiàn)有法規(guī)措辭進行技術(shù)更改，不應(yīng)只針對交流系統(tǒng)。

建議4.2：行業(yè)其他人士也可督促DOE改進測試程序。

建議4.2：在國際層面，應(yīng)倡導(dǎo)在各國相關(guān)測試或標準組織中添加直流標準測試方法。

發(fā)現(xiàn)5：難以確定現(xiàn)有建筑電氣規(guī)范和技術(shù)標準是否適用于直流建筑

現(xiàn)有國家電氣規(guī)范(NEC)主要針對交流電，如果沒有針對直流電的相關(guān)規(guī)范，直流配電很難適用于更廣闊的場合，甚至技術(shù)人員和官方人員溝通也非常困難。這很可能會導(dǎo)致增加直流系統(tǒng)布線成本，難以實現(xiàn)商業(yè)性推廣。

建議5.1：DOE應(yīng)與規(guī)范制定機構(gòu)和行業(yè)利益相關(guān)方合作，審查與直流電源相關(guān)的現(xiàn)有規(guī)范和標準，包括電氣規(guī)范，建筑能源規(guī)范和產(chǎn)品安全標準，以評估它們是否囊括直流系統(tǒng)。

建議5.2：ASHRAE應(yīng)考慮建立一個委員會，以確定標準90.1和其他標準所需的變更，以及支持新建和現(xiàn)有商業(yè)建筑中直流配電的指南和培訓材料。

發(fā)現(xiàn)6：全球建筑直流市場非常廣闊

除美國外，很多國家和地區(qū)都紛紛開展了直流配電網(wǎng)的研究，例如歐洲電子行業(yè)ENIAC贊助了一個直流微電網(wǎng)示范項目，以推進可再生能源在凈零能耗建筑中的使用，此外，德國還出版了低壓直流微電網(wǎng)標準化路線圖，對直流建筑技術(shù)，市場和監(jiān)管問題進行了討論，同時介紹了區(qū)域直流配電優(yōu)勢，相關(guān)標準的發(fā)展和發(fā)展現(xiàn)狀。中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與美國DOE開展了雙邊合作項目——清潔能源研究中心CERC，研究建筑直流配電的優(yōu)勢。其他亞洲市場中也有很多制造商開始開發(fā)小型直流供電空調(diào)，并且可以直接連接光伏板。2015年，國際電工委員會(IEC)成立了“低壓直流應(yīng)用”的系統(tǒng)評估小組(SEG4)，進行與低壓直流(LVDC)標準和應(yīng)用相關(guān)的研究，以制定相關(guān)技術(shù)標準的建議。預(yù)計2020年，全球直流建筑市場將從2013年的6.09億美元增長到97億美元。

原標題：全球建筑直流微電網(wǎng)市場非常廣闊