今年4月，隨著雄安樣板間工程——市民服務(wù)中心的封頂落成，入駐在此的河北雄安新區(qū)供電公司，憑借園區(qū)的綜合能源服務(wù)項目、充放儲一體化充電樁等，為人們展示了未來能源發(fā)展新模式，也展示出以建設(shè)“具有卓越競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”為目標(biāo)的國家電網(wǎng)的視野與高度。雄安這片熱土之上，能源創(chuàng)新層出不窮，讓人們對未來住行模式充滿期待。
清潔用能的低壓直流屋
走進(jìn)雄安新區(qū)容城縣平安新區(qū)內(nèi)一棟居民樓內(nèi)的一間公寓，黑白簡歐風(fēng)的軟裝，讓整個房間寬敞明亮，早已遠(yuǎn)程設(shè)定好的27攝氏度室溫，讓人感覺舒適。但更引人注意的是這個房間內(nèi)和電有關(guān)的細(xì)節(jié)——圓形針孔狀的插座孔、375伏和48伏的兩臺直流配電箱，標(biāo)有低壓直流標(biāo)識的冰箱、空調(diào)、臺燈……這些與大眾家庭中不一樣的細(xì)節(jié)，都透露著這套公寓暗藏玄機(jī)。
“這是一間低壓直流生態(tài)化架構(gòu)的樣板間，這種針孔插座，是直流家用電器專用的?！毙郯残聟^(qū)供電公司供電管理中心的專責(zé)張海龍一語道破玄機(jī)。
在雄安這樣一座未來之城，為何要用低壓直流及相關(guān)電器打造樣板間呢？
“事實上，對用戶側(cè)而言，低壓直流更符合潮流走向?！蔽靼步煌ù髮W(xué)電氣與工程學(xué)院教授吳翊告訴記者，在交流電與直流電爭辯之初，因受制于變壓器與斷路器等技術(shù)水平，交流電在發(fā)電、輸電和用電三個環(huán)節(jié)，都占據(jù)了優(yōu)勢。但是，近百年來，隨著技術(shù)進(jìn)步，尤其是清潔能源的發(fā)展，直流電的優(yōu)勢逐漸凸顯。他舉例道：“比如屋頂光伏產(chǎn)生的就是直流電，若家中使用低壓直流系統(tǒng)，則可更便捷、更充分地使用清潔的光伏電?！?/span>
同時，隨著用電側(cè)技術(shù)的發(fā)展，用電設(shè)備的結(jié)構(gòu)也早已悄然發(fā)生變化，例如空調(diào)、冰箱的壓縮機(jī)都需將交流變直流變頻后使用才可更加高效，電腦、電視等消費型電子產(chǎn)品使用的皆為48伏及以下的直流電。對此，吳翊以最常見的筆記本電腦舉例，“筆記本電腦電源線上那個笨重的變壓器，就是為了完成交流變直流這一轉(zhuǎn)換的，也有損耗?？梢哉f，家用電器基本上最終需要的都是直流電?！?/span>
在雄安市民服務(wù)中心規(guī)劃展覽館南側(cè)停車場的路邊，低壓直流公寓的剖析版——“綠能魔盒”內(nèi)，吳翊的觀點，一一得到了印證。
“綠能魔盒”是一個以集裝箱為基礎(chǔ)打造的展示版低壓直流屋。硬件上，由光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、低壓直流系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在內(nèi)部，各式家用電器均為低壓直流電器。墻外絕緣管內(nèi)的線路以彩色LED呼吸燈示廓，讓整個低壓直流的線路走向與其生態(tài)架構(gòu)更加直觀明晰。
記者看到，紅色220伏的市電一入屋便經(jīng)變流器柜變?yōu)榱怂{(lán)色的375伏直流電，隨后，藍(lán)色的375伏直流線路兵分兩路，一路經(jīng)一塊DC/DC模塊，變壓為綠色的48伏直流線路，行走于桌下墻腳；另一條未二次變壓的375伏藍(lán)色直流線路行走于整個展示間的頂角線位置，為空調(diào)、電飯煲、電磁爐等大功率電器供電。
“綠下藍(lán)上，這樣分工，就是為了讓用電更加安全。”張海龍向記者介紹道，375伏直流電在實際使用中確實需要加強(qiáng)安全防護(hù)措施，但走桌子下端的48伏直流電不僅可滿足大部分低壓直流家用電器的使用需求，且這一級別的電壓，不同于目前家用電器變壓前用的220伏交流電，即使人體直接觸摸，也無觸電危險，可有效保護(hù)老人和兒童用電安全。記者現(xiàn)場嘗試著觸摸了通電的低壓直流48伏插排上的“針孔”，確實感覺無任何不適。
“低壓直流確實對清潔能源更加‘親和’，此刻我們這間房間的用電，是優(yōu)先使用的太陽能光伏發(fā)電?！敝形鐣r分，張海龍在“綠能魔盒”內(nèi)介紹到，在用電大件空調(diào)非滿負(fù)荷運行的情況下，光伏發(fā)電量已足夠直流屋內(nèi)家用電器正常使用，“這種模式將極大地促進(jìn)分布式能源與清潔能源的發(fā)展?！?/span>
隨著光伏發(fā)電量的攀升，記者發(fā)現(xiàn)連接屋頂光伏的直流線路開始流淌進(jìn)門廳旁的磷酸亞鐵鋰電池儲能柜中?！爱?dāng)光伏發(fā)電充盈時就會這樣無縫銜接，將多余電量實時儲存。倘若天氣狀況不好，光照不足，這個房間的‘大腦’——城市智慧能源管控系統(tǒng)‘CIEMS’將調(diào)用外部交流電源與儲能裝置中的儲備電量?！睆埡｝埜嬖V記者，低壓直流生態(tài)化系統(tǒng)架構(gòu)分為三個層級：用戶級、社區(qū)級、園區(qū)級（城市級）。目前所做的低壓直流屋屬于用戶級，憑借低壓直流的優(yōu)勢及工程實踐，雄安新區(qū)供電公司將在雄安構(gòu)筑起低壓直流生態(tài)系統(tǒng)，而這，或是世界上首次對此的嘗試。
得益于“CIEMS”的“參與”，在那間簡歐風(fēng)格的低壓直流公寓內(nèi)，直流線路雖埋墻走線，但是在“CIEMS”家庭用能終端的APP上，不僅房內(nèi)各式電器用電狀況一目了然，甚至那些深埋墻內(nèi)、看不見摸不著的“電況”，在系統(tǒng)內(nèi)都一目了然——APP界面上分布著家居控制、家庭能效管理、智能配用電管理等管理模塊信息。其中，在家庭能效管理這一子界面上，有著按時間線排列的柱狀用電分析：有將各個房間各類電器都?xì)w納入內(nèi)的餅狀用電構(gòu)成分析，有配電箱內(nèi)每一模塊的開關(guān)運行狀態(tài)，甚至對每個電器模塊運行狀態(tài)是否過溫、過流、短路等故障都有著實時監(jiān)測和顯示。
無論是低壓直流公寓還是“綠能魔盒”，城市智慧能源管控系統(tǒng)“CIEMS”都擔(dān)當(dāng)了中樞大腦的角色，對電源、儲能、家電實現(xiàn)一體化管理，高效科學(xué)調(diào)配電能。這已不是“CIEMS”首次亮相，“綠能魔盒”所在的雄安市民服務(wù)中心的綜合能源站所使用的也正是“CIEMS”，且涉及更多能源服務(wù)。
據(jù)張海龍介紹，未來，國家電網(wǎng)公司將在雄安打造“CIEMS”家族，既有服務(wù)于家庭級別的，也有服務(wù)于社區(qū)和園區(qū)級別的，更有服務(wù)于整個雄安新區(qū)的“CIEMS”，“他們將串聯(lián)成為一個更大的能源管理生態(tài)系統(tǒng)”。
功能多元的電動汽車充電樁
雄安市民服務(wù)中心規(guī)劃展覽館對面的停車場，憑借無人駕駛汽車、充放儲一體化充電樁等，早已成為這里的焦點。就在本月末，在停車場西南角的B-211、B-212兩個電動汽車車位又成為新亮點。
B-211車位上的一切似乎與周圍其他常規(guī)電動汽車車位并無不同，但倘若打開充電樁外殼，就會發(fā)現(xiàn)它有兩塊計量電表——左邊充電計量、右邊放電計量。能充能放，便是這一車位上V2G充電樁最大的特點。V2G即Vehicle-to-Grid的簡稱，既能實現(xiàn)電網(wǎng)向電動汽車充電，也可實現(xiàn)電動汽車向電網(wǎng)反向送電，是電動汽車參與能源互聯(lián)的核心技術(shù)。
在這一充電樁的箱體內(nèi)，有著60千瓦的充電模塊，用以吸收存儲電量。該充電樁不僅可以實現(xiàn)電動汽車的安全有序充放電，還可自動參與電網(wǎng)能量調(diào)節(jié)，實現(xiàn)削峰填谷、經(jīng)濟(jì)充電、電網(wǎng)協(xié)同，保證電動汽車與能源體系的協(xié)調(diào)互動發(fā)展。
“比如，夜晚在電價低谷時可給汽車充滿電，當(dāng)白天汽車閑置時，可在電價高峰時自由選擇將剩余電量‘賣’給電網(wǎng)，賺取差價。”張海龍說，通過相關(guān)手機(jī)APP，用戶可設(shè)置差異化的充放電使用策略，在系統(tǒng)智能控制下自動實現(xiàn)低谷充電、高峰賣電。屆時，電動汽車作為電網(wǎng)補充，可對電網(wǎng)負(fù)荷曲線進(jìn)行削峰填谷。
在V2G充電樁緊鄰的B212車位上，記者卻未發(fā)現(xiàn)任何充電樁，而這正是該車位的亮點——深埋地下的無線充電裝置。
為了更好地演示無線充電，它并未真正深埋于地下，而是罩于茶色的亞克力罩內(nèi)，平放于車位上。記者看到，在車位尾部，一個無線充電控制箱凹陷于土內(nèi)，一根地下預(yù)埋式電纜延伸至車位后半部分，與一小巧的四方形地面發(fā)射端連接。在發(fā)射端的上方，正是一輛無線充電汽車的車尾，在這輛電動汽車的后備箱內(nèi)，記者看到了與發(fā)射端一般大小的接收端。
隨著現(xiàn)場演示人員在移動控制終端APP上點下充電，無線充電控制箱內(nèi)傳出一聲清脆的空開吸附的“啪嗒”聲，車內(nèi)儀表盤上的電量開始攀升。
“目前設(shè)備是演示版，只在藍(lán)牙范圍內(nèi)受控制，日后聯(lián)網(wǎng)使用APP操作，就可不受距離限制控制充電了?！痹诖素?fù)責(zé)演示的技術(shù)人員吳朝東對記者說道，“車就如同當(dāng)前最流行的無線充電手機(jī)，充電樁就是給手機(jī)充電的底座。他的好處之一也如同手機(jī)無線充電一樣——沒有充電線，真正實現(xiàn)‘無尾化’。”
“這一特點，與雄安新區(qū)常見的無人駕駛汽車結(jié)合起來最棒了?！睆埡｝堉钢睂γ娴陌俣葻o人駕駛車的充電樁說，“無人駕駛汽車，目前‘拴’人的環(huán)節(jié)便是充電，需要人為插拔電槍?！?/span>
同時，據(jù)吳朝東介紹，無線充電車輛無需特定生產(chǎn)，僅需車企對相關(guān)車輛的電池管理系統(tǒng)開放協(xié)議，在車底加裝充電線圈即可，“小批量改造一周就能完成，大批量改造，僅需出廠調(diào)試、預(yù)制，效率更高。同時，充電樁的安裝也很快，基本僅涉及土方工程。”
“長遠(yuǎn)來看，無線充電技術(shù)可連點成線，形成無線充電公路，而這將對電動汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響——因可隨時充電，電池體積可縮小，車體重量減輕，而電池又是電動汽車中成本的大頭，即，電動汽車成本將降低，新能源汽車將得到更好的發(fā)展?！睆埡｝垖Υ藭诚氲馈６诿髂?，雄安新區(qū)供電公司還將在雄安實現(xiàn)哪些創(chuàng)新應(yīng)用，同樣值得期待。
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