10月17日,以“聚焦·务实·引领”为主题的美的集团第28届科技月开幕,对年度科技成果进行展示及对科技人才进行表彰。作为美的集团B端业务的重要组成部分,美的楼宇科技在本届科技月上重点展示了光储热柔-热电双储优化设计方案,彰显了在建筑能源领域的强大科技实力。
在双碳战略背景下,美的楼宇科技推出光储热柔解决方案,以iBUILDING数字化能力为支撑,将光伏组件,逆变器+电池,热泵+储热模块集成起来,搭配自主研发的柔性算法实现能源调度。通过储电储热的双储技术,在相同能源自给率下,将储能初投资减少20%;在相同初投资的情况下,将能源自给率提升5%,最大化经济效益。此外,针对现有水箱占地和储热量二者无法兼得的问题,利用PCM相变材料的特性,与具有同等蓄热能力的生活水箱/供热水箱相比,体积分别减少50%、85%,最大化空间利用率。
什么是光储热柔系统?
以逆变器+电池为核心的储电系统,和以热泵+储水箱为核心的储热系统,是光储热柔系统最核心的组成部分。
白天,光伏组件将接收的太阳能转化为绿色电能,通过逆变器,将这部分电能在满足其他家电的需求和电池储电之余,还用于驱动热泵加热储水箱。夜晚,已经加热的储水箱可以直接用于户用生活热水需求,存储了电量的电池可以用于家庭的夜晚电能需求。
基于光储热柔系统的功能场景,美的楼宇科技开发了Super Advisor选型软件,将电渠道和热渠道拉通,结合用户的地理位置、家庭情况、用能需求等,给出全面的选型方案及经济效益对比;也即将推出iEasyEnergy APP,结合M-Master网关,联动系统各个设备,通过云端智能控制,还能基于用户用能习惯进行预测和智能推荐。
怎么评价光储热柔系统?
光伏自用率和能源自给率是两个常用的光伏建筑一体化系统的评价指标。其中,光伏自用率=自用电量/光伏发电量,能够反映出该光伏发电系统的自我消纳程度;区别于光伏自用率,能源自给率=能源自产总量/能源消费总量,能够反映出该建筑整体消耗能源的绿电占比,因此能源自给率是反映该建筑能源自给自足能力的更加直观的指标。
以两个同是100kWh用电需求的光伏建筑为例,A建筑光伏产电30kWh,自用27kWh,光伏余电上网3kWh,其光伏自用率为90%,能源自给率仅27%,需要从电网额外买73kWh的电能;B建筑光伏产电90kWh,光伏余电上网9kWh,其光伏自用率同样是90%,但能源自给率提高到81%,仅需从电网购买19kWh的电便能够满足要求。由此可见,能源自给率越高的光伏建筑,其从电网购买电力的需求越小。
因此,能源自给率越高的建筑越能够自给自足,对外部能源——电网的依赖越小,从而具备更优秀的能源安全性。
在相同能源自给率的情况下
如何实现储能初投资减少20%?
绿电利用率越高,能源自给率越高,用户对于市电的依赖性也就越低,额外花费的电费也就越少。但这是不是意味着初次采购的设备能力越大绿电利用率就越高呢?结果是否定的。初次采购的设备能力越大,所需花费的金额也就越高,不但可能难以回本,还会造成资源浪费。因此,考虑到电能品位大于热能品位,而品位越高所需的费用也会越高,所以美的楼宇科技通过选型软件将电能和热能进行解耦,将电能的容量需求压缩到最小,使其满足基本的家庭需求,进而减少设备投入成本。
以欧洲典型的户用建筑储能为例,美的楼宇科技推出的热电双储可以减少50%的储电容量;另一方面,以储电终端价格每度电400欧元,12kWh储热水箱终端价格1000欧元为例,考虑热泵平均COP=3.0,可以计算出同等能量的储热成本较储电成本下降约40%;因此,热电分储可以降低储能初投资20%。其他冗余的需求通过热能来填补,水箱容积越大,能够储存下来利用到的热能也就越多。
在相同初投资的情况下
如何实现能源自给率提升5%?
如果硬件设备已经确定,那么系统的软件内核就是决定系统性能的最重要因素。为了提升能源自给率,美的楼宇科技研发了热泵功率跟随控制技术,通过十级功率动态控制,使热泵输出功率根据光伏发电功率进行动态调整,将光伏的利用发挥到极致,提升光伏消纳率。
此外,利用行业领先的CC算法,结合热泵energy metering功能,高精度识别并利用户用建筑热容,辅助调节热泵功率,有效提升能源自给率。
相变蓄热模块:储热黑科技
传统水箱体积已经很大了,如果还要采购更大的水箱来利用更多的热能,那么空间位置有限,安装不方便以及箱体太大不美观就会是每个家庭都会考虑到的问题。
为了解决体积和热能无法兼得的冲突,美的楼宇科技推出相变蓄热模块,利用PCM相变材料的高密度储能特性,与具有同等蓄热能力的生活水箱/供热水箱相比,体积分别减少50%、85%,还能保证在相同的容积下,提升有效热水量。此外,相比于传统生活水箱和供暖水箱必须区分的情况,这款水箱可以兼容两用。
总的来说,相变蓄热模块堪称是一款兼具外形美观,体积小,热能密度高,安装灵活方便,供暖生活热水两用,维护方便等优点的六边形战士!
秉承“尊重科技、尊重人才”的科学家文化和“鼓励创新,表彰先进”的理念,从1996年至今,美的科技月已连续传承28年。作为美的集团ToB业务代表之一,美的楼宇科技将持续响应科技月创新精神,用数智科技赋能建筑,为城市创造更多可持续价值,创新产业未来。