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1、施耐德電氣出品GREEN雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察 機遇-光儲直柔與電力交互1.1 發展光儲直柔的必要性與價值1.2 光儲直柔的戰略發展目標2 探索-光儲直柔發展中面臨的挑戰2.1 光儲直柔的市場及商業價值2.2 分布式電能并網帶來的諧波2.3 缺乏光儲直柔的整體技術標準體系2.4 缺乏對柔性負載的全生命周期的整體控制3 路徑-助力實現高效用能與清潔低碳3.1 系統可行性規劃-MGDT 為光儲直柔規劃投資中規避風險3.2 系統預測調優控制 EMA 應用于光儲直柔微網系統咨詢顧問3.3 建筑設備管理系統(BMS)協同構建柔性負載 3.4 配電系統設計 ETAP 諧波

2、計算優化系統電能質量3.5 光儲直柔系統 DC Systems 解決方案3.6 直流母線配電系統 4 實踐-SEMW 光儲直柔微電網示范基地結語關于作者致謝前言達成碳達峰、碳中和目標，構建清潔低碳、安全高效的能源體系是第一要務，而清潔電力則是能源轉型的“牛鼻子”。在能源轉型的過程中，電力系統的安全性是保障中國能源安全的重中之重，為適應新能源的大規模接入，保障電力系統安全可靠，新型電力系統應運而生。為了保障電力系統安全穩定運行、適應新能源發電比例和終端電氣化率的快速提升，提升電力系統靈活性至關重要，每一個環節都將在構建的過程中發揮重要作用?！肮鈨χ比帷奔夹g使建筑在能效提升的基礎上進一步實現電能替

3、代與電網友好交互的新型建筑能源系統。使建筑從傳統能源系統中剛性消費者的角色轉變為未來整個能源系統中具有可再生能源生產、消費、能量調蓄功能“三位一體”的復合體，這也是建筑面向構建未來低碳能源系統應當發揮的重要功能?；谑┠偷码姎忾L久以來在電力行業的深耕，同時收集了業界各科研院的一線專家、深耕前沿技術的研發工程師、參與行業政策和標準制定的專家學者等的調研中進行價值提煉。我們希望通過這份報告，對新型電力系統下的光儲直柔微電網，發現其中的挑戰與機遇，探索光儲直柔完整解決方案、新一代直流產品及柔性控制技術，幫助客戶實現減碳目標，邁向零碳未來。機 遇光儲直柔與電力交互1 莫理莉華南理工大學建筑設計研究院有

4、限公司-建筑設計三院電氣副總工程師中國建筑節能協會光儲直柔專委會委員與施耐德電氣結緣已有二十余年，施耐德電氣在中低壓配用電及建筑智能化系統解決方案中一直處于技術和標準的引領位置。近年來，在全球經濟高速發展的同時，氣候問題日益突出，全球溫升嚴重，我國也越來越多的出現北方洪澇、南方少雨高溫持續等異常極端氣候現象，降低碳排放有利于全球溫升速度的控制，經濟低碳化是需要全世界各國協同才能實現目標。我國在2021年向全世界莊重承諾“3060”雙碳目標，為了實現雙碳目標，我國能源結構將發生根本性改變，從現在的化石能源占主導地位轉為到碳達峰末期非化石能源將占主導地位，其中，風光為主的新能源比例將大幅度提高，建

5、筑用能進入電氣化階段。為了適應能源結構的改變，更好的接納新能源，建設新型電力系統，將是電力行業未來5-10年的重要任務；在建筑等用能側建設的適應新能源接入和消納的新型建筑電氣系統是新型電力系統的不可缺少的組成部分。光儲直柔技術最早由江億院士提出，其精準概括了新型建筑電氣系統的四個基本要素。新型建筑電氣系統需要給風光等新能源發電系統、分布式儲能系統、充電樁、柔性用電設備等提供接口，這些接口基本是以變換器等電力電子元器件出現，所以，這是一個電力電子化的系統；由于上述系統、設備本質都是采用直流供電，所以，新型電力系統中將存在直流供用電環節；新型建筑電氣系統需要盡可能的實現新能源的就地消納和與電網的友

6、好互動，所以，新型建筑電氣系統需要配置合適的建筑園區能源調度管理系統和柔性用電設備運行優化管理系統；由于變換器等電力電子元器件對過電壓等故障敏感，容易誤動作，為了實現建筑園區內部電網的穩定可靠安全運行，新型建筑電氣系統的繼電保護需要重新研究和確定，考慮設置微網運行控制系統將是有必要的；新型建筑電氣系統的電能質量也是值得我們關注的問題，如光伏發電系統的功率因數、LED照明和變頻設備等柔性負荷帶來的諧波超標造成中性線過載和變壓器過熱噪聲大、直流系統的紋波等問題，都越來越多的被行業內提及。目前，國內已有一些企業給新型建筑電氣系統提供系統技術解決方案，通常稱為光儲直柔技術方案，但由于這一技術是近幾年剛

7、開始興起，目前研發的主要企業對建筑電氣系統特點了解不夠，所提供的技術方案未能完全適應新型建筑電氣系統，妥善解決問題。施耐德電氣在經過詳細調研和長期研發積累后，提出了整套的光儲直柔技術方案，方案闡述了光儲直柔的必要性與價值，探索了光儲直柔發展中面臨的挑戰，研究了光儲直柔系統設計與控制方案，采用基于人工智能技術的預測調優控制技術，提供系統可行性規劃工具、抑制諧波的ETAP輔助計算工具、基于Current OS的DC Systems直流系統解決方案、直流母線配電系統解決方案、SpaceLogic AI BOX（樓宇節能盒）解決方案等?？傊?，提供了面向分布式新能源建設場景的從規劃調研、分析設計、組網建

8、設到長期能源運營全生命期服務解決方案，該方案可以較妥善的解決目前實踐經驗下已知的新型建筑電氣系統的諸多主要問題。最后，本書以施耐德電氣武漢工廠為實例展示了施耐德電氣光儲直柔技術方案，相信可為讀者提供光儲直柔示范案例。開啟新型建筑電氣系統新篇章序言2雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察1.1 發展光儲直柔的必要性與價值1.1.1 政策支持2021 年 10 月 24 日，中共中央、國務院發布的 關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見 指出：到 2060 年我國的非化石能源比重達 80%以上，并著重指出大力發展低碳建筑，深化可再生能源建筑應用；2021 年 1

9、0 月 26 日，國務院印發 2030 年前碳達峰行動方案提出：要加快優化建筑用能結構，提高建筑終端電氣化水平，建設集光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。到 2025 年，城鎮建筑可再生能源替代率達到 8%，新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%，為“光儲直柔”建筑的發展目標指明了方向。2021 年 12 月 31 日，工信部等五部門聯合發布 智能光伏產業 創新發展行動計劃(2021-2025 年)提出：發展智能光伏建筑，在有條件的城鎮和農村地區，統籌推進居民屋面智能光伏系統，鼓勵新建政府投資公益性建筑推廣太陽能屋頂系統，開展以智能光伏系統為核心，以儲

10、能、建筑電力需求響應等新技術為載體區域級光伏分布式應用示范；提高建筑智能光伏應用水平，積極開展光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑建設示范，進一步細化了“光儲直柔”建筑發展的技術路徑。2022 年 3月1日，住房和城鄉建設部“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃提出：“十四五”累計新增建筑光伏裝機容量 0.5 億千瓦；建設以“光儲直柔”為特征的新型建筑電力系統，發展柔性用電建筑；在滿足用戶用電需求的前提下，打包可調、可控用電負荷，形成區域建筑虛擬電廠，整體參與電力需求響應及電力市場化交易，提高建筑用電效率，降低用電成本。國家各部委出臺的相關政策對發展建筑“光儲直柔”系統、建

11、筑側需求響應、建筑層面的儲能利用、建筑光伏利用等均提供了有利條件，這些政策支持為“光儲直柔”建筑的推廣應用提供了重要支撐，也對合理構建“光儲直柔”系統、開發系統關鍵設備、開展工程應用等提出了具體要求1。1.1.2 能源安全,穩定，高效，可持續性中國是世界上最大的能源消費國之一，但能源供應依賴程度較高，尤其對化石能源的依賴較大。發展光儲直柔技術可以降低對進口能源的依賴，提高能源供應的安全性，同時推動能源結構向可再生能源轉型，實現能源的可持續發展。光儲直柔技術可以提高能源轉換效率和利用率，降低能源浪費。光伏發電可以在陽光充足的時候大量發電，儲能技術可以將多余的電能儲存，柔性電網技術可以根據需求進行

12、能量調配，減少能源浪費。這有助于減少溫室氣體排放，應對氣候變化問題。光儲直柔技術可以提高電網的穩定性和抗干擾能力。儲能技術可以平衡電網負荷波動，解決因光伏發電的間歇性帶來的電網不穩定問題，從而保障能源供應的穩定性。1.2 光儲直柔的戰略發展目標“光儲直柔”（photovoltaics,energy storage,direct current and flexibility,PEDF）是指通過光伏等可再生能源發電、儲能、直流配電和柔性用能來構建適應碳中和目標需求的新型建筑配電系統（或稱建筑能源系統）。1.1.3 發展潛力巨大的太陽能資源：中國地域廣闊，太陽能資源豐富，適宜大規模發展光伏發電。光

13、伏發電可以利用分布式的方式在城市和農村實現能源生產，滿足不同地區的能源需求。技術創新和產業升級：光儲直柔技術的發展需要涉及光伏發電、儲能和智能電網等多個領域的技術創新。中國政府大力支持清潔能源技術研發和產業升級，為光儲直柔技術的發展提供了良好的政策環境和市場前景。電力市場改革：中國正在進行電力市場改革，推動能源市場逐步實現市場化運作。光儲直柔技術的發展可以促進電力市場的競爭，提高市場效率，同時為用戶提供更加穩定和可靠的電力供應。國際合作與影響力：中國在清潔能源領域的發展已經獲得國際認可，發展光儲直柔技術可以增強中國在國際能源領域的影響力，促進國際合作，共同應對全球能源和環境挑戰。綜上所述，光儲

14、直柔技術在中國的發展具有明顯的必要性，其對于推動能源轉型、提升能源供應的安全性和穩定性，減少能源浪費和排放有著關鍵作用；同時光儲直柔技術也具備巨大的發展潛力，是中國清潔能源領域的重要支柱之一。屋頂光伏直流建筑儲能系統充電樁屋頂光伏儲直柔直流設備光45機 遇光儲直柔與電力交互注 1 數據來自：中國建筑節能協會光儲直柔專業委員會，“建筑光儲直柔技術與工程案例”，2023,6（01）利用建筑表面敷設光伏板、充分利用建筑作為光伏等可再生能源的生產者是實現建筑低碳發展的重要途徑；儲能是實現建筑能量蓄存、調節的重要手段，需要建筑層面整體考慮儲能方式，包括建筑周圍?？康碾妱榆嚨榷伎梢宰鳛橛行У膬δ苜Y源；直流

15、化是實現建筑內光伏高效利用、高效機電設備產品利用的重要途徑，系統內設備通過 DC/DC（直流）變換器連接到直流母線，在建筑內打造出直流配電系統；“光儲直柔”建筑的最終目標是實現建筑整體柔性用能，使得建筑從傳統能源系統中僅是負載轉變為未來整個能源系統中具有可再生能源生產、自身用能、能量調蓄功能“三位一體”的復合體，也是建筑面向未來低碳能源系統構建要求應當發揮的重要功能2。1.2.1“光”太陽能光伏發電是未來主要的可再生電源之一，而體量巨大的建筑外表面是發展分布式光伏的空間資源。2018 年建筑面積超過 600 億 m2，屋頂面積超過 100 億 m2，估計可安裝超過 800 GW的屋頂光伏，年發

16、電量超 8000 億 kWh。因此，把太陽能的利用納入建筑的總體設計，把太陽能設施作為建筑的一部分，把建筑、技術和美學融為一體，是未來建筑和能源系統的融合發展趨勢。光伏組件成本的快速下降使得光伏建筑一體化變得更加可行。與 10 年前相比，晶體硅光伏組件的效率提升了 6%，2018 年已有超 20%效率的產品實現商業化；同期光伏組件價格降低了 94%，2018 年已不到 2 元/Wp。而且與光伏電站相比，建筑光伏通過與建筑設計、施工同時進行，又或安裝在已有建筑屋面上，可以節省土地租賃等一系列建設維護費用，比集中式光伏電站更具經濟優勢。在新材料方面，碲化鎘、銅銦鎵硒等新型光伏電池技術在國內外也正處

17、于快速發展階段，未來光伏的轉換效率和經濟性有望進一步突破?？紤]到低碳發展機遇和技術拐點的即將到來，未來光伏將會越來越多地應用在建筑中，并且成為建筑的重要組成部分。光伏建筑兼具綠色、經濟、節能、時尚等優勢3。1.2.2“儲”在未來的電力系統中，儲能是不可或缺的組成部分。電池儲能技術具有響應速度快、效率高、安裝維護要求低等優點，是電力系統的靈活性資源和備用電源。截至 2018 年，我國已投運的電化學儲能項目規模達 107 萬 kWh。有研究預測我國 2050 年的電化學儲能容量有望達到 3.2 億 kWh。電力系統的儲能需求不只來自于電源側和電網側，負荷側同樣需要儲能。而在建筑中應用的儲能屬于表后

18、儲能（behind-the-meter energy storage），是指在用戶所在場地建設，接入用戶內部配電網，以用戶內部配電網系統平衡調節為特征，通過物理儲能、電化學電池或電磁能量存儲介質進行可循環電能存儲、轉換及釋放的設備系統。隨著分布式光伏和電動汽車與建筑配用電系統的融合發展，儲能有利于提高建筑 配用電系統的可靠性，同時允許建筑以虛擬電廠的角色參與電力系統的輔助服務。未來儲能電池技術呈現出成本降低和收益增加的趨勢，因此未來建筑對于儲能電池的需求會越來越大。成本上得益于電動汽車和電源電網側儲能的快速發展，儲能電池的成本在近年快速降低。例如目前磷酸鐵鋰電池的初投資價格已經低 1.5 元/

19、Wh，考慮使用壽命和效率后的單位度電儲存成本已經低于 0.7 元/kWh。目前很多城市的電力峰谷差已經高于 0.8 元/kWh，特別是隨著靈活性資源逐漸稀缺，未來電價峰谷差逐漸拉大，電池儲能的收益會逐漸增加。經濟性會成為建筑儲能市場化發展的驅動力。建筑儲能技術目前還處于初期發展階段，真正將儲能配置在建筑內部的項目還比較少。從電動汽車和電網儲能借鑒來的電池設計和管理技術也需要與建筑場景的特殊需求相結合，例如更多考慮建筑電池的熱安全問題。鋰離子電池對溫度非常敏感，其最佳工作溫度范圍為 20 40，在該范圍內電池的工作性能較好，安全性能良好，可使用循環次數也相對較高。北京市頒布的 用戶側儲能系統建設

20、運行規范 中要求控制在 0 45。因此，電池布置如何與建筑設計結合保證電池散熱，電池控制如何與建筑負荷特性匹配防止過熱事故發生都是儲能電池應用于建筑場景所必須解決的關鍵問題4。建 筑建筑本體圍護結構蓄電池電動車電力掃地機帶蓄電設備電器冷熱水蓄冷冰蓄冷蓄熱水罐相變材料數據來源：建筑光儲直柔技術與工程案例建筑中可供利用的蓄能資源201620172018201920202021202201000200030005000400060007000800090000%10%20%30%50%40%60%70%分布式光伏新增裝機容量(萬千瓦)集中式光伏新增裝機容量(萬千瓦)分布式新增占比(%右軸)分布式能源

21、裝機配圖數據來源：能源局6雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察7機 遇光儲直柔與電力交互注 2 數據來自：中國光儲直柔建筑戰略發展路徑研究項目組，中國光儲直柔建筑戰略發展路徑研究 系列報告。注 3 數據來自：李雨桐,郝斌,童亦斌,趙宇明,陸元元.民用建筑直流配電設計標準 解讀 J.建筑電氣,2022,41(07):25-32.注 4 數據來自：李雨桐,郝斌,童亦斌,趙宇明,陸元元.民用建筑直流配電設計標準 解讀 J.建筑電氣,2022,41(07):25-32.81.2.3“直”隨著建筑中電源和負載的直流化程度越來越高，未來直流配電的應用場景將更為廣泛。電源側的分布式光伏、

22、儲能電池等普遍輸出直流電。用電設備中傳統照明燈具正逐漸被 LED 替代，空調、水泵等電機設備也更多考慮變頻的需求，此外還有各式各樣的數字設備，都是直流負載。建筑內部改用直流配用電網，可以取消直流設備與配電網之間的交直變換環節，同時放開配用電系統對電壓和頻率的限制，從而展現出能效提升、可靠性提高、變換器成本降低、設備并離網和電力平衡控制更加簡單等諸多優勢。在建筑入口處設有 AC/DC 整流器，其將外電網的交流電整流為直流電為建筑供電，或者在建筑電力富余時將直流電逆變為交流電對外電網供電。而建筑內部通過直流電配電網與所有電源和電器（設備）連接。當電源或電器（設備）的電壓等級與配電網電壓等級不同時，

23、需設置 DC/DC 變換器。隨著直流建筑研究和示范項目的積累，相關國際標準組織也已開展直流系統的標準化工作。例如國際電工委員會（IEC）于 2009 年正式啟動了低壓直流相關標準化工作，先后成立了低壓直流配電系統戰略組（IEC/SMB/SG4）、低壓直流配電系統評估組（IEC/SEG4），并于 2017 年成立了低壓直流及其電力應用系統委員會（IEC SyC LVDC）。2018 年 6 月，德國電氣工程、電子和信息技術行業標準化組織（DKE）發布了“德國低壓直流標準化路線圖”。2018 年 11月，IEEE-PES 成立了直流電力系統技術委員會，旨在 搭建直流電力系統技術領域的國際信息互通平

24、臺，推動直流電力系統技術領域的快速健康發展，促進直流電力系統技術以及產業的支撐配套。未來隨著“光”和“儲”在建筑中的應用，低壓直流配電技術將在建筑中得到持續關注和研究；同時隨著標準的建立和更多家電設備企業的參與，建筑低壓直流配電的生態環境也會逐漸成型。中國建筑節能協會光儲直柔專委會發布的 直流建筑發展路線圖 2020 2030 中預測直流配用電技術將拉動每年 7000 億元的市場規模5。1.2.4“柔”建筑設備往往具有可中斷、可調節的特性。例如空調和供熱系統可以利用建筑圍護結構的蓄熱特性和人對溫度波動的適應性來進行短期負荷功率調節，為電力系統提供一定程度的靈活性；洗衣機、洗碗機等也都具有延時啟

25、動、錯峰工作的功能。尋找建筑用戶體驗和電網靈活性需求二者之間的平衡，建筑設備的可調節性也能夠為電力系統所用，成為一種潛在的靈活性資源。事實上，建筑設備的靈活性已經受到國內外學者的廣泛關注，例如 IEA EBC 的 Annex 67 項目就圍繞建筑柔性用能開展了一系列研究，包括用戶調節意愿調研、控制策略優化、設備調節效益分析、可調節程度評價等。然而，由于缺乏有效的激勵機制，目前的需求響應技術還主要停留在理論研究和模擬仿真階段，實際工程應用較少。未來電力市場化改革的深入推進可能會調動起建筑設備柔性調節的積極性，一方面用戶參與電力市場交易的門檻會越來越低，參與其中的建筑用戶會越來越多；另一方面電網輔

26、助服務市場、電力容量市場逐步開放，建筑設備柔性調節的收益更加多樣6。數據來源：SolarPower EuropeTimekW儲能的靈活性調節9雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察機 遇光儲直柔與電力交互注 5 王昊晴,劉寧,馬釗,段青.面向安全可靠用電需求的“光儲直柔”直流建筑標準體系研究 J.供用電,2022,39(08):15-20+57.注 6 直流建筑發展路線圖 2020-2030()J.建筑節能(中英文),2021,49(08):1-10.10 探 索光儲直柔發展中面臨的挑戰2 2.1 光儲直柔的市場及商業價值新型電力系統架構下，從包含分布式電源的復雜供電系統及其

27、關鍵設備的能量效率、建設成本、及系統用電安全和電能質量等眾多角度，同時對實際工程的“投資-收益”分析的指標、方法和相關工具上都亟待更多的數據支撐及系統性的閉環分析。此外，“光儲直柔”系統技術上已經形成一定的成熟度，但整體上還處于試點、起步階段，在光伏與建筑設計融合度、電化學儲能安全隱患、柔性用電技術成熟度等方面仍然存在局限性，距離達到大規模推廣應用的技術條件還有一定的差距?！肮鈨χ比帷辈荒堋芭芷?，如果只有“光儲直”，沒有柔性控制，那么儲能利用效率就不會太高，整個項目的性價比也會大打折扣。與此同時，隨著電力市場化改革的深入，電力中長期市場、電力現貨市場、輔助服務市場等等越發多元的電力價格體系，

28、使得電力這種未來能源體系的價格波動不斷增加。再加之新能源自身消納的價格與上網的價格、儲能系統運營的價格和柔性負荷參與市場的收益價格，使得整體的能源價格體系復雜度急劇提升，這不僅對原有簡單配網體系下的能源價格管理方式提出了巨大挑戰，對于光儲直柔系統的柔性互動綜合經濟性也同樣如此。第三，當逐漸增加的新能源滲透率對配網運行提出挑戰的同時，電網運行和電力市場也提出了與市場參與、需求響應等的網荷互通需求，而且即使是在配網內部，不同源荷之前的變動對于配網運行策略也提出了不同的調整，如何進行自身需量的管理，如何應對不同系統間的調整對自身整體配網運行的影響等挑戰。綜合以上來看，一個先進的柔性控制技術必備成熟完

29、善的系統可行性規劃和基于人工智能技術的預測調優控制技術7。2.2 分布式電能并網帶來的諧波太陽能光伏電池、燃料電池等分布式能源，其輸出電壓是直流電，當前仍然有大量的分布式能源通過逆變器等電力電子設備將直流電轉換為交流電并入配電系統。這些變流器是通過電力電子器件的頻繁開通與關斷來實現電力變換功能，其輸入輸出關系具有明顯的非線性特征，產生一系列的諧波分量，對交流側的電能質量帶來較大影響。開關頻率附近的諧波分量幅度較大，也是優先需要重視的諧波分量。除分布式能源以外，負載側的變頻器、電動車充電器、照明驅動器等器件的安裝均呈增加趨勢，此類負載均需要作為諧波源在交流微網的系統規劃時考慮完善。而在光儲直柔的

30、接入系統中，由于系統內大量光伏、儲能、電力電子負載均在直流側匯集，在其交流出口的諧波狀況應優于全部交流接入的微網系統。但考慮到當前的直流負載體量有限，仍然有部分光伏、儲能在交流層面接入，整體系統的電能質量仍需著重考慮。從上游的交流系統角度看，光儲直柔仍然作為一個可控電力電子負載存在。當整體配電系統的諧波超標時，將產生以下危害：線路損耗增加及供電質量變壞。大量諧波注入電網，使電網的電壓電流波形發生畸變，供電質量變壞。對電氣設備產生不良的影響。增加了變壓器的銅耗及鐵耗，銅耗與鐵耗與電流頻率的平方成正比，諧波電流使變壓器損耗增加、且發熱嚴重，不但降低了輸出容量，還使運行噪聲增加。諧波與弱電設備產生不

31、良影響。影響計算機、通信、有線電視、樓宇自動化等弱電設備的正常工作。諧波降低系統電能的波形質量，威脅系統和用電設備的安全穩定的運行。為了保證電力系統的電能質量，要對分布式發電及電力電子負載合并產生的諧波進行抑制。一旦注入電網的諧波超出GB14549 中所要求的限值，需要設計相應的諧波抑制措施。探 索光儲直柔發展中面臨的挑戰11注 7 數據來自：中國建筑節能協會光儲直柔專業委員會，“建筑光儲直柔技術與工程案例”，2023,6（01）12雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察在。當整體配電系統的諧波超標時，將產生以下危害：線路損耗增加及供電質量變壞。大量諧波注入電網，使電網的電壓

32、電流波形發生畸變，供電質量變壞。對電氣設備產生不良的影響。增加了變壓器的銅耗及鐵耗，銅耗與鐵耗與電流頻率的平方成正比，諧波電流使變壓器損耗增加、且發熱嚴重，不但降低了輸出容量，還使運行噪聲增加。諧波與弱電設備產生不良影響。影響計算機、通信、有線電視、樓宇自動化等弱電設備的正常工作。諧波降低系統電能的波形質量，威脅系統和用電設備的安全穩定的運行。為了保證電力系統的電能質量，要對分布式發電及電力電子負載合并產生的諧波進行抑制。一旦注入電網的諧波超出GB14549 中所要求的限值，需要設計相應的諧波抑制措施。2.3 缺乏光儲直柔的整體技術標準體系“光儲直柔”技術作為面向民用建筑，尤其是公共建筑的新技

33、術，規?；耐茝V和應用必須依靠完備的技術標準體系，明確設計、設備、控制、保護、調試、維護等各個環節的技術要求和標準化流程，進而有效和規范地指導“光儲直柔”項目全環節的實施。此外，“光儲直柔”技術對其他行業的新型電力系統發展也有一定的影響。目前，國內外已經編制和發布了一系列與“光儲直柔”系統相關的技術標準，能源基金會也組織國內專家梳理了“光儲直柔”技術標準體系。但是，從實用化和指導性的角度來看，現階段的技術標準還存在不少問題?，F有的標準無法覆蓋“光儲直柔”系統應用全環節的實施需求，更缺乏系統典型設計、安裝調試、維護要求等與工程實施相關的標準等8。13探 索光儲直柔發展中面臨的挑戰2.4 缺乏對柔

34、性負載的全生命周期的整體控制建筑業終端碳排放占全國碳排放總量的 50%，公共建筑面積僅占建筑面積的 19%，其能耗占比卻高達 38%。其中，暖通空調系統（HVAC）能耗占比大于 45%，在醫院、酒店、商業建筑等不同種類建筑中，暖通空調系統部分能耗占比甚至更高。作為建筑用能柔性的重要組成部分，暖通空調負載的管理及其柔性體現需要更高的全局視角。建筑空調能耗高的關鍵在于缺少對空調全系統生命周期的整體把握，目前主要體現在三個方面的問題：一是規劃執行割裂，各個環節的廠商不同，單項目各自管理，不僅溝通成本高，而且結果與預期差距很大；二是樓控系統失準，數據失真、缺損，缺乏分項計量，能耗不明，表計安裝位置欠考

35、量；三是雖然 AI 軟件推出了解決建議，但缺乏專業人員與物業運維人員交流，產生大量無效或無法執行的建議。用戶從傳統的能源消費者向生產者、交易參與者、聚合者的多元角色轉型，用戶將面臨如何最大化的利用自身建設的新能源發電資源-光，如何調節和使用自身的可以利用資源-儲和柔，如何應對更加多樣化、隨機性更強的配網體系-直。如何從全局的視角去規劃和管理優化此類微網系統的優化運行將成為所有工商業用電企業的挑戰。注 8 數據來自：中國建筑節能協會光儲直柔專業委員會，“建筑光儲直柔技術與工程案例”，2023,6（01）路 徑助力實現高效用能與清潔低碳3 3.1 系統可行性規劃-MGDT為光儲直柔規劃投資規避風險

36、施耐德電氣的 MGDT(MicroGrid Design Tool)可提供清晰的光儲微網系統投資的成本和收益報告。施耐德電氣作為能源管理領域全球頭部企業，已成功設計、建造和維護了 800 多個先進的微電網控制項目。我們將行業專家知識帶入每個執行的可行性研究，包含：MDGT 微電網規劃工具助力高效、準確地設計相應光伏、儲能的額定容量及系統投資回報率，適配業務需求。從系統規劃的層面來說（包含系統裝機容量的制定、光伏的產出曲線及負荷曲線等等），光儲直柔與交流微網的規劃是類同的。光儲直柔系統相關的分布式光伏、儲能、交直流轉換系統、充電樁、柔性負荷等基礎設施將會是長期投資，需要對前期成本投入以及可以達成

37、的能源服務目標做出良好的綜合判斷。a)能源設施的運營需求。b)與電網互聯的關鍵調控技術。c)與市場協同相關的激勵措施。d)公司的財務目標和約束。e)現有能源設施有效利用率分析。f)關鍵性負荷分類。電網費率分析負荷能耗分析合理建議分布式能源（容量）儲能策略規劃交直流配電系統仿真路 徑助力實現高效用能與清潔低碳15在面對越發復雜分布式系統的規劃建設場景，利用 MGDT 微網規劃工具在設計階段依據項目的自然資源條件、負荷分布條件、電力系統結構、土地建筑條件、各種能源的價格體系與電網接入方式等關鍵信息最優化的生成整體微網各類關鍵要素的設計容量和運行模式等?？梢詫崿F在項目規劃設計階段對投運后實際運營期間

38、的經濟性和回報率等有個前期的認知。16雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察輸入站點地理位置光伏資源曲線輸入用戶負荷曲線輸入用戶分時電價.用戶資料收集光伏儲能容量設計設計結果展示配置光伏、發電機組及電池的類型/容量/成本/補貼輸出光伏、機組設計容量微電網性能及經濟性分析多能互補的能流模式3.2 系統預測調優控制 EMA 應用于光儲直柔微網系統咨詢顧問在新型配電系統的建設過程中，用戶從傳統的能源消費者向生產者、交易參與者、聚合者的多元角色轉型。光儲直柔系統是典型之一，但并不是唯一。著眼于整個配用電系統，交直流配用電將在長時間內并存（包括建筑光儲直柔場景）。統一的配電系統監控、樓

39、宇控制系統、以及再上一層的預測調優控制系統（EcoStruxure Microgrid Advisor）才能實現綜合用戶價值。從用戶的角度來看，我們將聚焦兩個方面 供電安全與經濟用能。能源轉型為用戶帶來更多挑戰：供電安全 波動性、隨機性、間歇性的分布式新能源大量接入對供電系統的穩定平衡能力帶來更多要求，增加了維持電力系統平衡穩定的難度；極端天氣、夏季用電高峰持續考驗電力供應保障，借助調優系統深入發掘用電側的分布式新能源潛力，有序管理本地發用電平衡，有利于更好應對潛在停限電。微網顧問系統建筑樓宇控制電力 SCADA(交直混合）覆蓋整體交流配電系統的預測調優控制暖通策略（冷機、風機運行調節）交流配

40、電部分（可包含光儲）交直變換AC/DCLVDC直流負荷DC/DC直流負荷DC/DC直流源DC/DC柔性負荷柔性負荷光儲直流源DC/DC交流配電變壓器光儲直接柔部分荷光儲MVLVACEMAPOEBO路 徑助力實現高效用能與清潔低碳1718能源轉型為用戶帶來更多機遇：經濟用能 峰谷電價政策帶來更大獲利空間：峰谷價電差達 0.7 元/kWh 以上省區有 23 個，儲能峰谷套利空間明顯。通過調優控制系統智慧儲能控制策略進一步挖掘經濟價值。增容扛峰需求日益提高：越來越多的充電樁等負荷接入導致用電量增大，帶來增容需求，傳統供電局靜態擴容周期較長，成本較高；通過接入調優控制系統控制“交直流轉換設備+儲能+柔

41、性負荷+并網設備“，實現動態增容可有效降低增容成本，縮短增容周期。靈活多變的電價機制與電力市場改革：用戶可聚合能源資產，提升能效水平的同時，參與需求響應、輔助服務獲取補貼或參與市場交易獲利。面向更加靈活多變的電價機制，用戶需要及時可靠的用戶側分布式能源管理解決方案，更好快速應對電力市場的活躍變化。柔性負荷調節潛力巨大：調優控制系統可進一步聚合挖掘充電樁、儲能系統、樓宇空調等可實時調節的柔性負荷資源，提高新能源的本地消納率和用電能效?，F貨市場模式現貨價格大幅波動需求用電側用能精細化電網企業發電廠調峰調頻電廠負荷調整需求上報需求側響應需求側上報分布式電源及儲能售電公司交易中心電力用戶 新型配電系統

42、（包括光儲直柔）及新能源發電的混合系統往往依托大量電力電子設備，需要關注多種電能質量問題，易造成用電設備過度損耗。通過可靠成熟的電能質量分析優化，保障系統關鍵節點的電壓、頻率、畸變率，有利于延長用電設備的使用壽命與維護用電安全。055101520%Magnitude vs Harmonic OrderSpectrum10152025303540455055Print發用電波動性配圖00:0004:0008:0012:0016:0020:0024:00時 刻陰雨天晴天多云天氣有功功率/MW0.20.40.60.8浙江上海廣西四川河北海南天津廣東湖南吉林重慶山東遼寧北京江蘇江西山西河南安徽貴州冀北

43、黑龍江新疆陜西內蒙古東部云南福建 廈門等青海寧夏甘肅內蒙古蒙西0.000.200.400.600.801.001.201.402023 年 4 月各地最大峰谷電價差19雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳20施耐德電氣 EMA(EcoStruxure Microgrid Advisor)微網顧問系統，基于人工智能技術的預測調優控制技術,從整體配電用能的角度，實現以下具體功能價值：1.經濟性調優，減少用能支出2.供給可靠電能，提高系統彈性3.綠色低碳用電，優化碳足跡4.電網友好交互，賦能能源資產功能價值 1-經濟性調優，減少用能支出 削峰填谷，

44、優化整體用電成本；多費率電費控制，降低能耗；儲能與柔性負荷智慧調度實現動態增容功能用例：功能價值 2-供給可靠電能，提高系統彈性 系統與電網接入/斷開自動切換，保障供電連續性 平衡供電與負荷，確保電力系統穩定 供電能力不足，優先保障關鍵負荷功能價值 3-綠色低碳用電，優化碳足跡 最大化新能源發電量占比，提高生產生活的低碳化程度 優化碳足跡，提供充足可靠的低碳零碳能源 助力建設示范性零碳工廠、樓宇、園區光儲直柔系統落地功能用例：利用日間光伏消納后剩余電量為儲能充電功能價值 4-電網友好交互，賦能能源資產 快速應對電力市場活躍變化，積極響應電價政策變化與電力市場改革；聚合能源資產，挖掘能源資產收益

45、，獲得補貼收益或參與市場交易獲利；基于平臺的需求響應避免了用戶履約程度低、維護人員經驗不足問題。功能用例：接入需求響應平臺后，可響應并自動執行需求響應要求，借助柔性負荷或儲能系統減少系統負荷。綜能系統實時監視與分析預測：通過對歷史數據的分析和積累，對未來一段時間的本地耗電量，發電量，以及碳排放量進行預測。微電網系統優化調度：基于對未來的預測以及對天氣氣象信息的收集,制定儲能充放策略，實現電費優化管理,與智慧樓宇管理,電能管理,智能配電等系統協同。使用戶電力供需比的達到最優，提供經濟可靠的功能。能源經營數據可視化：通過一目了然的數據概覽，了解能源運營的財務收支、能碳指標與實時能源流向情況。21雙

46、碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳22除此之外，施耐德電氣基于 EcoStruxureTM架構體系，通過數字化工具提供高度集成化、可快速部署的能源中心 ECC(Energy Control Center)，大幅優化整套微網體系核心的建設安裝空間。在該能源控制中心內，我們將微網運營優化調度有所依賴的關鍵要素都囊括在內，使客戶能夠直接實現從接入、運行、監測、預測、優化、調度控制等通過一套 ECC 輕松實現，并打通云端應用-邊緣計算-終端控制的所有設備集成。3.3 建筑設備管理系統(BMS)協同構建柔性負載在建筑或園區中，柔性用能的體現可能會關聯

47、BMS(Building Management System)系統。其中暖通空調 HVAC 系統控制環境指標（溫度、濕度、空氣流量及空氣過濾），同時也具備一定的柔性潛力。施耐德電氣定義并很好地理解該系統與外部 BMS 系統的相互作用，以實施為滿足微網 EMA 要求（前文描述）而必須進行的任何修改，這對真正實現更高的實際用能柔性非常重要。暖通空調系統必須滿足包含公眾建筑物通常的使用標準，并且必須滿足這些標準，獨立于外部系統所建議的優化，比如對接待公眾的區域進行通風的任務。對于建筑 HVAC 系統來說有如下要點：功能模式：一般來說，有 2 或 3 種功能模式。夏季（制冷）冬季（供暖）混合（同時制冷

48、和供暖）占用模式和溫度：一般來說，有 4 種占用模式，其設置取決于功能模式。未占用（15/35C）節能占用（17/30C）正常占用(20/26C)停止。暖通空調系統停機，以實現限產占用模式的切換是根據每小時的計劃或由內部或外部的邏輯命令完成的。根據暖通空調系統的情況，非占用模式可以與停止模式合并。根據溫度設置，用戶可以通過應用設定點偏移（3）進行調整。暖通空調系統通常由外部系統（即 EMA）控制，也可以是自主的（獨立的 BMS）。溫度測點：通過溫度傳感器控制。溫度傳感器安裝在每個區域內以確保正確的調節 同時也要安裝一個通用的外部溫度傳感器多區域多區域是對一組區域分別應用不同的命令的能力，使用同

49、一套 HVAC 系統管理幾個區域，如一棟樓的幾個樓層。不同的占用日歷可以專門與每個區相關聯。每個 EMA 指令都有如下格式，如果有多個區，每個區都會有自己的三聯表段：開始時間ANSL 模式溫差設定點區域 _1(偏移_ 開始;偏移_ 結束;ANLS 轉換模式)區域 _x(偏移_ 計時開始;偏移_ 計時結束;ANLS 轉換模式)結束時間其中 ANLS：積蓄指令(A)正常指令(N)低功耗指令(L)睡眠指令(S)當考慮暖通空調 HVAC 系統在微電網中的協同管理時，則需要遵循以下原則與設置：電費管理和最佳啟動/停止原則首先確定最佳啟動和最佳停止時間，目的是保證用戶的舒適度參數。第二則是電費管理，目的是

50、根據費率特性節省電費?？刹捎谩皢l式算法”產生溫度設定值。優化的約束條件則是場地的占用計劃和場地的舒適度。在占用期間，可通過室內最低溫度、室內最高溫度和溫度的偏差/漂移來管理舒適度。23雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳24暖通空調管理模塊的輸出則是：電價管理和未來 24 小時的最佳啟動/停止指令 未來 24 小時的室內溫度預測 未來 24 小時的耗電量預測暖通空調使用模式在調試期過后，暖通空調管理模塊可以在不同的模式下使用。供暖模式：在寒冷天氣期間設置，舒適管理的臨界溫度是室內最冷臨界溫度 制冷模式：在溫暖天氣期間設置，舒適管理的臨界溫度

51、是室內最熱臨界溫度 供暖和制冷模式：此模式在供暖模式和制冷模式之間的過渡時期設置。在此模式下，最冷臨界溫度與最熱臨界溫度都是管理舒適度的關鍵溫度 無人模式或關閉：建筑物內沒有住戶，室內臨界溫度特定，稱為無人模式最佳的啟動/停止優化微網 EMA 根據不同區域的占用規劃來優化 HVAC 的啟動和停止順序。該優化包括：盡可能晚地啟動 HVAC 系統，同時觀察用戶到來時室內溫度是否高于“優化啟動設定的不舒適溫度”。然后盡可能早地停止 HVAC 系統，同時觀察室內溫度是否高于“優化停止設定的不適溫度”或“優化停止設定的偏差溫度”，直到用戶離開建筑物。在最佳啟動期間，向BMS發送舒適指令。在優化啟動前和優

52、化停止后，向BMS發送睡眠指令。電價管理優化微網 EMA 隨時計算一個溫差設定點，該設定點應該應覆蓋建筑管理系統的默認設定點，以考慮現場的費率結構。這種優化包括：在價格高峰期之前積累能量（冬季供暖或夏季制冷）：在價格高峰期之前，發送一個蓄積命令。在價格高峰期盡量減少能源：向 BMS 發送 節能 命令。在非高峰期和正常電費期間，向 BMS 發送舒適指令。所有優化均在以下約束條件下進行：在每個峰值價格結束前，確保室內不會達到臨界溫度。保證在高峰價格期間，室內漂移溫度高于臨界偏差。3.4 配電系統設計 ETAP 諧波計算優化系統電能質量如上文所述，在新型配電系統中，除分布式能源以外，負載側的變頻器、

53、電動車充電器、照明驅動器等器件的安裝均呈增加趨勢，此類負載均需要作為諧波源在交流微網的系統規劃時考慮完善。而在光儲直柔的接入系統中，由于系統內大量光伏、儲能、電力電子負載均在直流側匯集，在其交流出口的諧波狀況應優于全部交流接入的微網系統。但考慮到當前的直流負載體量有限，仍然有部分光伏、儲能在交流層面接入，整體系統的電能質量仍需著重考慮。從上游的交流系統角度看，光儲直柔仍然作為一個可控電力電子負載存在。以下 demo 案例中，利用 ETAP 諧波分析簡述了交流微網與交直流混合型微網中諧波影響程度的不同。此模型中諧波源包含在交流微網中常見的光伏逆變器、充電樁、照明驅動器及變頻器。通過整流、逆變等環

54、節，在低壓配電母線 380V 系統注入諧波，以評估在低壓配電側的總諧波畸變率。模型中各類諧波數據可取自 ETAP 模型庫（也可手動定制輸入）。055101520%Magnitude vs Harmonic OrderSpectrum10152025303540455055Print-100-5000.20.40.60.8150100%Magnitude vs CycleWace FromPrint25雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳26如下第二幅圖中的諧波源由于光儲直柔系統的接入，大部分光伏、充電樁、照明、變頻負載諧波源由光儲直柔的接入變

55、換器替代。結果顯示有利于系統諧波的降低。但在實際項目當中，其余的交流逆變器及驅動器接入仍然需要統一系統評估。當整體交流配電系統的諧波超限時，需要實施相應的諧波抑制措施。諧波抑制主要為兩方面：一是抑制諧波電流發生量（減少分布式電源諧波輸出）；二是諧波源附近將諧波電流就近吸收或抵消（加裝電力濾波器）。在 ETAP 設計軟件中可以對無源濾波器進行建模，例如單調諧濾波器、高通濾波器等；也可設置有源濾波器 APF（一種用于動態無功補償和諧波抑制的電力電子補償器）。使用 ETAP 軟件，可以合理設計由于大量電力電子設備涌現的交直流耦合系統電能質量治理，做到有據可依，避免濾波設計容量不足或是浪費?？梢杂行У?/p>

56、降低畸變度，提高電能質量，降低系統損耗。3.5 光儲直柔系統 DC Systems 解決方案3.5.1 關于 Current OS 協議施耐德電氣的 DC Systems 提供了一套基于 Current OS 的直流微網系統解決方案。Current OS協議是一種創新的直流配電系統解決方案，充分結合直流電與電力電子的特點，構建更為簡單、安全且經濟的直流微電網：Current OS 協議化解針對直流配電的常見質疑，并充分利用直流電的固有特性，保證人員與資產的高度安全。Current OS 協議定義了能源管理規則，以使微電網便于控制。該協議也支持微電網的尋利行為，充分利用可用電氣資源，并按照優先級

57、驅動負載。Current OS 為電氣系統進行軟件交互定義了通信模型。盡管如此，Current OS 微電網的固有結構足以靈活應對各種通信損失與網絡攻擊。借助 Current OS 協議可以實現更高的安全水平，其中包含下列內容：Current OS 定義了不同等級的電氣保護區域，以促進運維人員理解系統、清晰風險等級、熟悉操作注意事項。該協議規定了電路連接、預充電和斷開連接時的電流特性，以便實現黑啟動且避免系統誤跳。該協議定義了檢測短路故障、接地漏電故障、串聯電弧故障的脫扣準則，并保障雙向選擇性。該協議定義了安全線功能，該功能用于在維護時對微電網部分進行安全斷電。Current OS 協議定義了

58、針對所有連接設備的電磁兼容性要求。直流微網能源管理在電路層級進行分布，以實現最高的韌性和最有利的工作模式。Current OS 協議定義了直流系統工作電壓區間與限值。該協議規定了電路的電壓響應以及電壓相關的優先級服務，可以通過開關閾值或線性調整電路的功耗/供電來實現。該協議規定了如何校準設備，如何補償線路損耗及線路電壓降落。該協議闡釋了如何在初始設置外影響負載與電源特性。27雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳283.5.2 安全第一！直流電通常會讓人們感到畏懼。運營交直流混合配電/直流應用的電工人員往往會在最危險的部件上面對直流：電池室、太

59、陽能電池板陣列。在這些區域中持續存在電壓，且很難斷電（因為電池帶有負載，或者太陽光照射），且很難阻斷短路故障。當直流配電系統使用傳統的機電斷路器或熔斷器進行保護時，有可能遇到許多問題：難以分斷短路電流 在斷開連接或位于母線時產生電弧，導致嚴重后果。難以保障選擇性。電源與負載電容可能會導致所有保護同時失效。熔斷器與通用斷路器只能管理有限的線路長度，否則可能會被毀壞。換而言之，由于短路電流特性與機電技術的限制，直流易產生諸多問題，所以只能選擇交流。這也是直流配用電直到最近才開始興起的原因。而固體技術、超低故障能量及快速分斷是應對新型電力系統發展，并支持新一代架構優化的有效解決辦法。根據安全類型、電

60、壓水平和段內最大電流，闡明直流電的風險并定義電氣保護區域對于習慣了交流配電的設計運維人員來說至關重要。3.5.3 保護區域劃分電氣裝置的風險通常決定于其安全類型、電壓水平和段內最大電流。直流微網裝置可能具有特定的風險。根據電池儲能與裝置在某一點的供電情況，可以對危險和非危險裝置部件進行分類。對直流微網裝置，從區域 0（最高危險區）到區域 4（最低危險區）確定了五個不同的風險等級。以下是對這些區域的定義：區域 0-無保護源在這個區域，存在著具有高功率的自主電源。這個區域包括電池（多組電池或大容量電池）、公共電網和大型光伏裝置?？赡艽嬖跇O高過電流可能有多個電源區域 1-具有較高短路能量的受保護源在

61、這個區域，來自區域 0 的電源若發生故障，下級的保護器件被動進行保護（如熔絲或斷路器）?？赡艽嬖跇O高過電流可能有多個電源區域2-具有較低（受限）短路能量的受保護源在這個區域，電流受限超低電壓（ELV）源（處于潮濕或濕潤環境中電壓 對于小型簡單負載，通常采用最簡單的響應類型。這些小負載的激活與停用不會威脅微電網的穩定性。其運行邏輯十分簡單：若高于電壓設置，則全功率運轉 若低于電壓設置，則停止運行 在其他一些情況下，這種“閾值”模式并不適用，而需要更平滑的響應：當負載功率對電網穩定性具有重大影響時 當負載可向功耗調整提供更大作用時在這種情況下，供過于求與供不應求模式之間可以實現平滑的過渡。通過每個

62、電路的下垂響應，可以實現更趨于線性的過渡：使負載從全功率使用到零功率，然后再以線性方式返回。在斜坡兩端的電壓值是設定值，可以根據每個微電網案例進行調整。若為光伏（PV）等簡單電源，系統可能會表現出相似的電壓響應：電源將提供全功率，直至達到特定的最大電壓。雙向功率電路可以是電池儲能系統，或是具有 V2G 功能的雙向充電樁等負載。儲能設備等雙向功率電路配置一定的電壓死區，系統在其中將處于非活動狀態。在此“死區”之上，用于電池充電或反饋交流系統的功率將線性增加，直至達到標稱充電功率。在此“死區”之下，從電池放電到直流電網或交流系統提供的功率將線性增加，直至達到標稱供電功率。DC Systems 的分

63、布式穩定性控制 將復雜性轉移到組件，提高系統的簡單性。無中央實時控制的自治系統：通過電壓波動傳達微電網的狀態（能源可用性），以便根據優先級設置來匹配需求和供應。固有的網絡安全性。在此穩定性之上，集中的調控策略仍然可以實現如前文所述的其他關聯優化目標。3.5.6 DC Systems 直流微網核心產品3.5.6.1直流固態保護器DC Systems 直流微網系統中采用的保護裝置稱為固態保護器。這些設備工作于如前文所定義的區域 2 到區域 4 當中。由于固態開關技術的應用，它們可極速分斷故障(96%保障直流電網的穩定性 交流電網的聯動（電流源）支持并網、離網雙運行模式DC Systems 的解決方

64、案有助于減少新型電力系統對電網所需的投資。在高密度地區和高層建筑區域，光伏產量只能覆蓋很小一部分電力消耗。但是，如果將微電網結合電池儲能作為本地電氣資源，可以使電網的電力需求更加穩定。此外，電池將在低負荷時段進行充電。這將有助于保持整片地區（包括附近街區）的電網正常運行，從而避免在街道上進行大規模的電纜和供電站升級工程。幫助建筑物減少耗能高峰，甚至可以通過微電網為高峰時段供電，最終將會減少全民電費負擔。注：*其他相關產品/附件信息可垂詢當地辦事處3031雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳32DC Systems 的解決方案有助于減少新型電力

65、系統對電網所需的投資。在高密度地區和高層建筑區域，光伏產量只能覆蓋很小一部分電力消耗。但是，如果將微電網結合電池儲能作為本地電氣資源，可以使電網的電力需求更加穩定。此外，電池將在低負荷時段進行充電。這將有助于保持整片地區（包括附近街區）的電網正常運行，從而避免在街道上進行大規模的電纜和供電站升級工程。幫助建筑物減少耗能高峰，甚至可以通過微電網為高峰時段供電，最終將會減少全民電費負擔。3.6 直流母線配電系統直流配電系統相比交流配電系統有許多優點，具有更高的效率和可靠性。因為直流系統中沒有無功功率損耗和頻率穩定問題，可以降低銅損耗，提高整體系統效率并改善電能質量。直流系統可以更輕松地集成可再生能

66、源和儲能系統，這有助于增加清潔能源的使用并提高系統的可靠性。在直流配電母線槽系統中，母線槽電流可以超過 10000Adc，電壓可以達到 1500Vdc，相比380Vac 交流系統，同等規格的母線槽，采用直流系統能傳輸更大的功率?，F有交流母線可以通過將交流母線的相鄰或相隔的母排并接，形成兩極的直流母線系統。如下圖所示。母 線電流:2510000Adc 電壓:1500Vdc插接箱電流:161200Adc 電壓:750Vdc與交流配電系統不同，直流配電系統具有即插即用的特性，因為它不需要任何同步。直流配電系統更適配分布式光儲直柔系統。在母線槽的干線及支線回路中通過插接箱進行插接，能靈活實現配電需求，

67、通過在插接箱內安裝對應變換器及控制單元，能有效實現交直流及直流之間的轉換及控制，滿足各種應用需求?；谙到y實時功率及用電優先等級的需求，通過控制單元對末端電動車或電池柜的靈活控制及切換，實現源荷一體的功能，如下圖某種典型直流應用所示。采用分布式母線槽直流配電系統，其相對集中式電纜直流配電系統，具有更簡化的系統配置，更低的系統電壓降，更靈活的調節功能及拓展性的功能。AC/DCDC/DC380Vac to 750Vdc+750V0V數據中心數據中心DC/DCDC/DCDC/DCDC/DCDC/ACDC/DCDC/DC充電樁儲能柜光 伏直流電器直流負荷交流負荷33雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “

68、光儲直柔”微電網洞察路 徑助力實現高效用能與清潔低碳施耐德電氣武漢工廠-光儲直柔示范基地在新型電力系統加速構建的背景下，電力系統新能源、電力電子設備高比例接入的“雙高”特性日益突出，源網荷儲一體化運行等因素給電力系統規劃帶來了新的挑戰。因此，如何加強供需協同，成為了建設安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合新型電力系統的關鍵。作為雙轉型的踐行者和賦能者，施耐德電氣始終堅持立足客戶需求持續創新，并基于全球實踐，通過創新的解決方案，助力客戶實現綠色化和數字化雙轉型，促進電力系統智能化升級。首先，部署清潔能源。武漢工廠在辦公樓屋頂部署的光伏板，幫助實現新增照明、直流空調、充電樁等關鍵負載 100%的

69、光伏綠電供給。第三，持續提升能源使用效率，充分挖掘節能減排潛力。DC Systems 將系統的復雜性轉移到了組件級別，通過無中央實時控制的自主系統，幫助簡化整個架構，通過簡單的母線上的電壓波動來傳輸微電網的用電供需狀態，根據設備的優先級進行實時配置，并且通過控制儲能電池的充電放電來滿足系統的需求和響應。最終幫助整個工廠減少了 577 噸/年的碳排放（范圍二），實現了年均13%的減碳目標。其次，構建直流系統。系統構成：電源設備、配電設備、用電設備、監控系統市電雙向變換器柜AFE：基于IGBT 等全控型功率半導體器件和模塊化多電平換流器的技術，具備靈活調節交流系統有功無功、潮流反轉、快捷方便等特點

70、 直流母線：直流母線是直流配電系統的關鍵環節之一，實現能量輸送和分布式電源接入的功34 實 踐SEMW光儲直柔微電網示范基地4 35能，還承載著部分控制信息傳遞功能。在建筑應用場景下，母線拓撲選擇樹干式拓撲結構，形式簡單、成本低，保護配合、故障定位相對容易。固態保護器：提供了極速的多重保護，特別是集成了 RCD 漏電保護與電弧保護，幫助實現s級關斷；直流充電樁：功率控制和調制功率輸出可以根據直流總線電壓、電池 SoC、最大電池功率等進行動態調整。根據負載需求我們可以按需規劃，即插即用，如果系統需要做后期的擴展，只要確保市電雙向變換器功率足夠的條件下，可以直接在直流母線上連接新增的負載，具備非常

71、高的可擴展性。實 踐SEMW光儲直柔微電網示范基地36雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察第四，搭建數字化能源監控系統。數字化能源監控系統，是追蹤產品或項目的全生命周期“碳足跡”，進行碳核查，以及獲得能源使用數據的基礎。施耐德電氣武漢工廠通過安裝各負荷側的傳感器，搭建數字化監控系統，實現能源數據的廣泛采集、互聯互通，以及各項能效指標的可視化管理，并通過大數據的監測和分析，實現各項能效指標持續改善。施耐德電氣武漢工廠先后被評為國家級“綠色工廠”和發展中的“燈塔工廠”，為中國乃至全球的智慧工廠在數字化轉型方面做出成功示范。而武漢光儲直柔示范基地的正式落成，是我們在武漢發展的又一

72、重要里程碑。未來，施耐德電氣將持續以創新精神引領行業升級，積極推動光儲直柔技術在建筑、工業和城市應用領域的廣泛應用，為賦能新型電力系統建設貢獻力量，助力中國各大產業加速邁向高效和可持續未來。37結語當前，構建以新能源為主體的新型電力系統已成為全行業的共識及努力方向。然而，由于新能源發電具有間歇性和不穩定性，傳統的“源隨荷動”模式已難以滿足當前電力的消納和調配需求，在此背景下，進一步挖掘用電側的調節潛力變得至關重要。建筑能耗是中國能源消耗中的重要組成部分，受益于政策推動、光伏技術進步和需求增長，推動“光儲直柔”技術和建筑工業融合、協同發展，打造綠色低碳建筑，是實現“雙碳”目標的一大助力。新技術的

73、廣泛推廣和規?；l展離不開政策、標準、產品等的協同推進和示范工程的應用驗證，我們需要持續努力：推動激勵機制和市場化政策的落地 推動相關標準完善和跨行業標準協同 推動直流配電設備和電器產品標準化和系列化，打通“光儲直柔”應用的“最后一公里”在工程實踐中不斷打磨技術方案，推動技術應用價值的商業閉環，提升“光儲直柔”技術應用的經濟效益。道阻且長行則將至，讓我們一起攜手，立足客戶需求，持續創新，助力客戶實現綠色轉型，促進電力系統智能化升級，為產業發展新格局注入源源不斷的動力。雙碳背景下新型電力系統的應用創新 “光儲直柔”微電網洞察致謝39我們由衷感謝參與此次調研的行業專家及企業專家，感謝他們抽出寶貴時

74、間與我們分享遠見卓識。同時，也感謝施耐德電氣內部戰略團隊、研發團隊、行業團隊及產品團隊同事們的付出和努力。特別鳴謝：中國建筑節能協會光儲直柔專業委員會 深圳市建筑科學研究院股份有限公司 華南理工大學建筑設計研究院有限公司-建筑設計三院 廣東電力設計院 南方電網電力科技股份有限公司 南方電網科研院 Current OS 協會38關于作者施耐德電氣 陳麗華施耐德電氣能源管理低壓業務部高級戰略與業務發展經理光儲直柔市場負責人 宋顯鳳施耐德電氣能源管理低壓業務部-母線槽產品架構師 趙姝琦施耐德電氣公商建行業架構師 袁旭施耐德電氣能源管理低壓戰略與業務拓展部戰略技術專家 王犇施耐德電氣高級解決方案架構師 趙鈞陶施耐德電氣中國軟件研發中心-綜合能源微網數字化方案負責人 趙亮施耐德電氣ETAPCHINA 高級技術專家 張敏施耐德電氣戰略部微電網架構師備注：作者先后順序以姓式排序2023年12月 Schneider Electric Building,No.6,East WangJing Rd.,Chaoyang District Beijing 100102 P.R.C.Tel:(010)8434 6699 Fax:(010)8450 1130 Schneider Electric(China)Co.,Ltd.