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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(guò)六大發(fā)現(xiàn)對(duì)直流微電網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)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(shì)，更能適應(yīng)綠色、高效、可持續(xù)性的要求，在未來(lái)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(píng)估，其影響因素有很多，比如建筑類(lèi)型，可再生能源及儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，電源轉(zhuǎn)換組件的數(shù)量和效率，線(xiàn)路長(zhǎng)度及其損耗，整個(gè)電力系統(tǒng)的配置等等。目前，一些國(guó)家已經(jīng)紛紛開(kāi)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(biāo)。美國(guó)相對(duì)較早開(kāi)始了直流配電網(wǎng)的研究。2015年2月，美國(guó)節(jié)能聯(lián)盟(Allianceto Save Energy)發(fā)起了SEI(SystemsEfficiency Initiative)研究計(jì)劃，致力于提高美國(guó)建筑系統(tǒng)能效，推動(dòng)建筑節(jié)能的商業(yè)性發(fā)展。

2017年，美國(guó)節(jié)能聯(lián)盟發(fā)布了 “Going Beyond Zero: A SystemsEfficiency Blueprint for Building Energy Optimization and Resilience”報(bào)告。該報(bào)告對(duì)美國(guó)建筑能效技術(shù)和政策背景進(jìn)行了調(diào)研，總結(jié)了美國(guó)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(dòng)節(jié)能項(xiàng)目發(fā)展。本文節(jié)選報(bào)告中直流微電網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹。

發(fā)現(xiàn)1：直流配電在美國(guó)國(guó)家能源政策、能源計(jì)劃和項(xiàng)目實(shí)踐中存在亟待填補(bǔ)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(guó)國(guó)家能源政策或計(jì)劃之中。直流建筑系統(tǒng)涉及事項(xiàng)跨度廣闊，各利益相關(guān)方比如政府，科研人士以及私營(yíng)企業(yè)都有機(jī)會(huì)從中獲益。美國(guó)能源部聯(lián)邦能源管理計(jì)劃(FEMP)已經(jīng)確定了58個(gè)光伏項(xiàng)目，總計(jì)超過(guò)325兆瓦的發(fā)電容量。針對(duì)這一問(wèn)題，報(bào)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(duì)現(xiàn)有規(guī)模的直流供電建筑進(jìn)行持續(xù)評(píng)估，包括節(jié)能性，可靠性，彈性和經(jīng)濟(jì)性;

對(duì)目前進(jìn)行中的建筑直流配電或終端設(shè)備示范項(xiàng)目進(jìn)行展示

與行業(yè)或消費(fèi)者合作，根據(jù)已有評(píng)估和示范項(xiàng)目，明確推廣直流配電的技術(shù)、制度和市場(chǎng)障礙

綜合能源部(DOE)已制定的能效和可再生能源目標(biāo)，制定應(yīng)對(duì)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(xiàng)目合作開(kāi)展相關(guān)活動(dòng)，加快直流供電系統(tǒng)的商業(yè)開(kāi)發(fā)，提高其市場(chǎng)接受度。可采取以下措施：

為相關(guān)直流研究和推廣計(jì)劃項(xiàng)目提供資金支持

鼓勵(lì)直流相關(guān)示范項(xiàng)目展示

利用ENERGY STAR, 80-Plus31 and LEED等評(píng)級(jí)認(rèn)證激勵(lì)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(rèn)證評(píng)分項(xiàng))

加強(qiáng)業(yè)界各利益相關(guān)方對(duì)直流技術(shù)的市場(chǎng)意識(shí)，鼓勵(lì)自行建立組織或行業(yè)聯(lián)盟，營(yíng)造火熱的建筑直流供應(yīng)鏈技術(shù)話(huà)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(cè)方法，增添直流或混合HVAC&R檢測(cè)方法

建議1.3：國(guó)會(huì)或主管機(jī)關(guān)應(yīng)鼓勵(lì)聯(lián)邦機(jī)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(yùn)行彈性。

建議1.4：DOE應(yīng)成立一個(gè)跨機(jī)構(gòu)工作小組來(lái)專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)建筑直流化障礙和機(jī)遇，邀請(qǐng)行業(yè)各利益相關(guān)方參與。該工作小組可進(jìn)行多種能源項(xiàng)目，比如，聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局和國(guó)防部(DoD)為移動(dòng)設(shè)施(例如臨時(shí)住房，野戰(zhàn)醫(yī)院和廚房)進(jìn)行直流配電，美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署鼓勵(lì)發(fā)展中國(guó)家農(nóng)村和其他服務(wù)欠缺地區(qū)的遠(yuǎn)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(lái)以此為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)更多DC功能，包括本地發(fā)電或存儲(chǔ)，即插即用安裝，微電網(wǎng)，改進(jìn)電網(wǎng)可靠性，安全性和系統(tǒng)管理。通過(guò)結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)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(xiàng)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(tái)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(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)合作，制定研發(fā)路線(xiàn)圖，充分利用直流配電優(yōu)勢(shì)，提高建筑系統(tǒng)效率。

開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制，直流電網(wǎng)數(shù)字化管理;

與電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)等機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)發(fā)電網(wǎng)直流配電的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu);

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

發(fā)現(xiàn)3：實(shí)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(wú)論是供應(yīng)商，消費(fèi)者還是相關(guān)技術(shù)人員直流配電相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不足，直流相關(guān)操作和規(guī)范要求的勞動(dòng)力培訓(xùn)力度欠缺，直流電壓壓力等級(jí)問(wèn)題缺乏行業(yè)共識(shí)，急需相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和電氣規(guī)范。相關(guān)建議如下：

建議3.1：制造商應(yīng)開(kāi)發(fā)適用于多種建筑的直流建筑標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家項(xiàng)目或行業(yè)利益相關(guān)方進(jìn)行合作，開(kāi)發(fā)和測(cè)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(wú)論翻新，裝修還是內(nèi)部設(shè)備更換都不費(fèi)力。

建議3.3：IEEE應(yīng)與其他標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證組織或行業(yè)組織(例如，以太網(wǎng)聯(lián)盟，USB開(kāi)發(fā)者論壇)合作，制定培訓(xùn)材料，幫助設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

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

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

建議4.1：DOE應(yīng)主動(dòng)審查其能源測(cè)試方法，并進(jìn)行適當(dāng)更新使其可以應(yīng)用于直流系統(tǒng)，DOE還應(yīng)向國(guó)會(huì)建議對(duì)現(xiàn)有法規(guī)措辭進(jìn)行技術(shù)更改，不應(yīng)只針對(duì)交流系統(tǒng)。

建議4.2：行業(yè)其他人士也可督促DOE改進(jìn)測(cè)試程序。

建議4.2：在國(guó)際層面，應(yīng)倡導(dǎo)在各國(guó)相關(guān)測(cè)試或標(biāo)準(zhǔn)組織中添加直流標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)是否適用于直流建筑

現(xiàn)有國(guó)家電氣規(guī)范(NEC)主要針對(duì)交流電，如果沒(méi)有針對(duì)直流電的相關(guān)規(guī)范，直流配電很難適用于更廣闊的場(chǎng)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(huì)導(dǎo)致增加直流系統(tǒng)布線(xiàn)成本，難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)性推廣。

建議5.1：DOE應(yīng)與規(guī)范制定機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，包括電氣規(guī)范，建筑能源規(guī)范和產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)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(gè)委員會(huì)，以確定標(biāo)準(zhǔn)90.1和其他標(biāo)準(zhǔn)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(xùn)材料。

發(fā)現(xiàn)6：全球建筑直流市場(chǎng)非常廣闊

除美國(guó)外，很多國(guó)家和地區(qū)都紛紛開(kāi)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(gè)直流微電網(wǎng)示范項(xiàng)目，以推進(jìn)可再生能源在凈零能耗建筑中的使用，此外，德國(guó)還出版了低壓直流微電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化路線(xiàn)圖，對(duì)直流建筑技術(shù)，市場(chǎng)和監(jiān)管問(wèn)題進(jìn)行了討論，同時(shí)介紹了區(qū)域直流配電優(yōu)勢(shì)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和發(fā)展現(xiàn)狀。中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與美國(guó)DOE開(kāi)展了雙邊合作項(xiàng)目——清潔能源研究中心CERC，研究建筑直流配電的優(yōu)勢(shì)。其他亞洲市場(chǎng)中也有很多制造商開(kāi)始開(kāi)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(guó)際電工委員會(huì)(IEC)成立了“低壓直流應(yīng)用”的系統(tǒng)評(píng)估小組(SEG4)，進(jìn)行與低壓直流(LVDC)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用相關(guān)的研究，以制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建議。預(yù)計(jì)2020年，全球直流建筑市場(chǎng)將從2013年的6.09億美元增長(zhǎng)到97億美元。

原標(biāo)題：全球建筑直流微電網(wǎng)市場(chǎng)非常廣闊