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深圳建科院未来大厦“光储直柔”项目

2、项目简介

未来大厦项目位于深圳市龙岗区的深圳国际低碳城核心启动区内。项目由深圳建科院投资建设，总投资约7亿元，总建筑面积6.29万平方米，整体采用钢结构模块化的建造方式，包括了办公、会展会议、实验室、专家公寓等多种业态。整体定位为绿色三星级建筑和夏热冬暖地区净零能耗建筑，采取了强调自然光、通风与遮阳被动式节能技术、基于直流配电的“光储直柔”技术、与电网互动的“虚拟电厂”技术。未来大厦项目由深圳建科院联合清华大学、南方电网深圳供电局、劳伦斯伯克利实验室等国内外二十余家单位共同研发建设，是全国首个走出实验室规模化应用的全直流建筑项目。本示范项目于2016年备案立项，2017年完成施工图设计和审查，于2018年启动工程建设，并于2020年投入测试运行。目前未来大厦光储直柔系统已经稳定运行近3年时间。本项目于2019年底通过了科技部净零能耗综合示范项目验收，并先后入选中美建交四十周年40项科技合作成果、住建部/联合国开发计划署（UNDP）中国建筑能效提升示范项目以及国家第三批智能光伏试点示范项目。

图2-1 未来大厦项目实景图

3、项目亮点

“光储直柔”新型配电系统示范

本示范项目基于低压直流配电技术构建了集成屋顶光伏、多种建筑分布式储能和直流用电电器在内的“光储直柔”系统，采用了基于直流母线电压的自适应控制技术，解决了传统交流并网光伏系统出力随机，储能和光伏耦合控制稳定性差的问题, 特别适合负荷需求多样化、分布式新能源接入规模化的发展要求。低压直流配电与传统的交流供电架构相比，具有转换效率高、电能损耗小、可控性强等优势，特别适合负荷需求多样化、分布式新能源接入规模化的发展要求。本示范项目构建了包括直流配电设备、分布式电源、直流用电电器、直流用电保护以及智能微网控制在内的低压直流配电工程。系统整体架构设计遵循简单、灵活的原则，力求通过最简洁的架构达到分布式能源灵活接入、灵活调度和安全供电的目的。

图2-2 未来大厦直流配电系统方案示意图

智能群控制技术是近年来在分布式计算和物联网通信技术上发展起来的新型建筑智能化控制系统。本示范项目基于智能群控技术开发了集成DC48V直流电源、应急储能、智能群控制系统为一体的终端用电模块，解决了直流配电系统用电安全保护和智能控制的难题，不仅能够为桌面电脑、插座等500W以下小功率电器供电，也同时实现了建筑强电系统与弱电系统的有机结合，不需要专门配置通讯和控制机房，设备成本更低，可靠性更高，非常适合“点多、量大、面广”的民用建筑分散控制场合应用。

“虚拟电厂”机制示范

“光储直柔”是使建筑用电负荷具备灵活调整能力，能够优化用电负荷曲线，与电网友好互动，实现城市供能可靠性、用能经济性和环境友好性三者综合最优的集成技术。本示范项目中采用了多种建筑分布式储能系统，并且采用基于直流母线电压的自适应控制技术，解决了传统交流并网光伏系统出力随机，储调和光伏耦合控制稳定性差的问题，能够根据上级电网的需求响应信号自动调节分布式光伏和储能蓄电池出力，能够保证本项目全年80%的时间可以不依赖市政电网进行离网运行，全年建筑用电峰值负荷降低幅度达到64%，屋顶光伏发电的自用率达到97%，实现了可再生能源、直流和变频负荷的高效接入和灵活管理，并根据负载变化和需求提供高效、灵活、安全的供电功能。

图 2-3 未来大厦实测用电负荷功率曲线

在通过“光储直柔”系统实现负荷柔性调节的基础上，本示范项目作为首批用户接入到深圳市虚拟电厂管理平台，开发了建筑虚拟电厂聚合子平台，聚合了分布式光伏、集中式储能、空调和双向充电桩等多种柔性调节资源，实现建筑需求响应功能，具备接入多栋建筑进行负荷聚集和日前及紧急调度的技术条件。

示范效果：本项目在2020年08月~2021年08月实测得到的单位面积能耗为51.1 kWh/m2。比同期深圳市同类办公建筑平均全年能耗水平91.8 kWh/(m2 .a)降低46.6%。本项目与南方电网联合开展需求响应测试，在半个小时的响应时间内将平均60kW左右的用电负荷降到了28.9kW，响应削峰比例达到了51.6%。本项目2022年平均每度电价格0.46元/kWh, 与同期深圳市工商业平均度电价格相比节省43.9%，经济效益显著。