城市住宅等類型建筑，由于室內(nèi)用能人員的在室特點，白天用電負荷較低、夜間用電負荷高，與光伏發(fā)電時間相差較大，如圖所示。
但是，住宅建筑的屋頂具有較好的光伏利用條件，根據(jù)對既有住宅建筑的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，不同體形的住宅建筑屋頂光伏可利用率可達到20%以上，而對于新建建筑，若進一步優(yōu)化屋面形態(tài)設計(如采用不等坡)、減少屋面其他設備的占用面積等，可進一步將屋頂光伏的可利用率提升至40%以上。同時，住宅中用戶用電強度不高，這使得住宅建筑中光伏發(fā)電量在總用電量中占有較大比例。
綜合以上兩方面，住宅建筑僅靠自身用電特性，其光伏白天的發(fā)電量較難被自身完全消納，可以采用自身柔性調(diào)節(jié)、隔墻售電或余電上網(wǎng)三種技術途徑解決該問題。其中，余電上網(wǎng)是當前最簡單的方法，但隨著未來分布式光伏發(fā)電量在電網(wǎng)中的比例增加，這種方式會給電力系統(tǒng)帶來巨大的調(diào)節(jié)壓力，因此不作為主要的解決方式。以下分別對另外兩種方法的適用性進行探討。
1.采用自身柔性調(diào)節(jié)
采用自身柔性調(diào)節(jié)主要依靠用電設備的可調(diào)節(jié)能力，以及在電力系統(tǒng)中設置儲電設備。目前，住宅建筑中主要使用的家用電器可調(diào)節(jié)能力有限，平移延時型設備主要可考慮蓄熱水箱、洗衣機等，變功率型設備主要可考慮分體空調(diào)，而其他大部分用電設備根據(jù)住戶使用習慣，暫時很難參與深度調(diào)節(jié)。此外，各種蓄電池的成本較高，也存在一定的安全隱患，其經(jīng)濟性和安全性仍是現(xiàn)在阻礙儲電裝置大范圍使用的主要原因。
然而，可以預見的是，隨著未來家用電器的發(fā)展，自身帶有蓄電池的可充電電子設備將大量普及，如筆記本電腦、充電臺燈、移動電扇等，這將大大提高用電設備的平移延時調(diào)節(jié)能力。同時，隨著蓄電池成本的下降以及安全性的進一步保障，儲電設備的應用也將大幅提升。此外，由于住宅建筑相應配套的電動車數(shù)量龐大，停放時間比較長，在未來還可以通過車網(wǎng)互動雙向充放電技術，利用富余的電池容量作為可移動的儲電池設備在電網(wǎng)中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。
2.隔墻售電
隔墻售電可以在有條件的情況下，把白天光伏多余的發(fā)電量售賣給相鄰的公共建筑，就近解決電力平衡問題，并且可以獲得一定的經(jīng)濟效益。但由于光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性，以及我國現(xiàn)行電價機制的限制，這種方式在我國尚未普及。隨著電力領域政策的不斷改革，分布式發(fā)電市場化交易的積極推進，隔墻售電這種模式有望在不久的將來穩(wěn)步開展。
綜合以上分析，住宅等用能時間與光伏發(fā)電時間相差較大的建筑，在現(xiàn)階段受用電設備調(diào)節(jié)能力、儲能設備經(jīng)濟性以及分布式發(fā)電市場政策等因素影響，采用光儲直柔技術的難度較大，但未來隨著家用電器的發(fā)展、儲能設備成本的降低，以及我國逐漸利好的政策推進，這類建筑同樣對光儲直柔技術有較好的適用性。
特約撰稿人 劉燁 李婷
(作者單位：清華大學建筑節(jié)能研究中心)
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