构建高效低碳建筑能源体系：光储直柔的关键价值与实施路径

在“双碳”目标驱动下，建筑作为能源消耗与碳排放的重点领域，亟需能源系统的深度转型。传统交流供配电在接入分布式光伏、储能等新型资源时，面临转换损耗大、环节冗余、控制复杂等瓶颈。为此，“光储直柔”（Photovoltaic + Storage + Direct Current + Flexibility）系统应运而生，成为提升建筑能效、实现柔性用能、支撑新型电力系统发展的关键技术路径。

什么是“光储直柔”？

“光储直柔”是一种面向建筑领域低碳化与智能化发展的新型能源系统架构，其名称由四个核心要素构成：“光”指分布式光伏发电系统，作为本地可再生能源供给源；“储”代表电化学储能装置，用于平抑光伏出力波动、实现能量时移与削峰填谷；“直”即采用低压直流（LVDC）配电技术替代传统交流供配电系统，减少交直流多次变换带来的能量损耗；“柔”则强调建筑用电负荷具备可调节、可响应的柔性特征，能够通过智能调控参与电网互动，实现需求侧响应与源–网–荷–储协同优化。

“光储直柔”系统以直流母线为能量枢纽，将光伏、储能与直流负载（如LED照明、变频空调、服务器、电动汽车充电桩等）高效耦合，构建就地发电、就地存储、就地消纳的闭环能源微网。该架构不仅提升了终端用能效率，还显著增强了建筑作为电力系统柔性资源的调节能力，是支撑高比例可再生能源接入、推动建筑从“刚性负荷”向“产消者”（Prosumer）转型的关键技术路径，是实现建筑领域碳中和目标的重要抓手。

光储直柔典型拓扑结构

“光储直柔”系统的必要性

随着风电、光伏等波动性电源在电力系统中渗透率不断提升，电网的供需实时平衡难度急剧增加。传统以火电为主的“源随荷动”模式难以为继，必须广泛挖掘负荷侧的调节潜力，实现“源荷互动”。建筑作为电网末端最大且最分散的负荷集合体，其用电行为却长期呈刚性、被动状态。光储直柔系统的核心价值在于，它通过“光伏+储能”构成一个本地的、可调度的微能源系统，并通过“直流+柔性”技术将建筑整体改造为一个可感知、可决策、可响应的柔性负载。这使得建筑能从电网的“负担”转变为提供调峰、调频、备用等辅助服务的“资源”，成为构建具有高度弹性与韧性的新型电力系统的关键分布式节点。

建筑领域是我国能源消费与碳排放的三大核心领域之一。其脱碳路径必须依赖于电气化与供给端的清洁化。然而，单纯增加建筑屋顶光伏，面临“自发自用率低、余电上网加剧电网波动”的困境；单纯提升设备能效，亦触及边际效益递减的天花板。光储直柔系统提供了一种集成解决方案：

“光储”结合，解决了光伏发电与建筑用电在时间尺度上的错配问题，将间歇性的清洁电力转化为稳定、可控的本地电源，显著提升能源自给率与消纳水平。

“直柔”架构，则从配电形式和用电方式上革除了传统交流系统的固有损耗。直流配电消除了大量AC/DC变换环节（数据表明，典型商业建筑内部变换损耗可达总用电量的5%-10%），并为各类直流型新兴负荷（如LED照明、数据中心、电动汽车）提供了高效、简洁的接入方式。柔性调控则实现了对空调、照明、充电桩等可调负荷的精细化、智能化管理，挖掘出巨大的能效提升与需求响应潜力。这一技术组合，是实现建筑从“能耗单元”向“产能单元”乃至“智慧能源单元”跃升的必由之路。

光储直柔并非多项技术的简单叠加，而是为应对能源生产、传输、消费全链条深刻变革所提出的系统性解决方案。它锚定了当前建筑能源系统在适配高比例可再生能源、提升综合能效、参与电网互动等方面存在的关键短板，通过技术融合与模式创新，为建筑赋能，使其从能源系统的末端被动节点，转型为未来智慧能源网络中主动、友好且不可或缺的活跃单元。因此，发展并推广光储直柔技术，具有紧迫的现实必要性和重要的战略意义。

光储直柔系统

系统集成光伏发电、储能设备和柔性负荷，实现源网储荷的智能理系统调过互动与动态调节。具备多模式运行与实时调控能力:

在光照充足时，优先以光伏电力直接供给直流负荷，并对储能单元进行充电;

当光伏出力不足或负荷升高时，由储能系统放电补充;

在电力紧缺时段，则通过柔性调控策略，动态调节可中断负荷或可平移负荷，实现需求侧响应。

光储直柔系统的协同机制在保障关键负荷供电的同时，大幅提升了系统能效与运行经济性降低了对外部电网的冲击。此外系统还可以独立运行，构建以直流微网为特征的离网型能源系统，实现区域能源的高度自给。随着电网条件的改善或负荷结构的变化，系统也可灵活切换至并网模式，实现与电网之间的电能互济，参与调峰或应急支撑。其模块化结构与柔性运行策略，赋予系统良好的扩展性与多场景适应能力。

光储直柔系统

光储直柔系统可以实现

光伏监视 储能监视 充电桩监视 配电监视 事故告警 历史事件 电参量曲线 运行报表 网络拓扑图 遥控 遥控 通信管理 用户权限

多维价值及综合效益

经济收益清晰可观

最直接体现为电费支出的降低——光伏自发自用减少市电消耗，储能削峰填谷规避高峰电价，参与需求侧响应还可获取额外激励。对大型商业建筑或工业园区而言，年电费节约比例可达30%以上。

系统能效整体跃升

直流微网减少了交直流反复转换的损耗，使光伏至终端负载的整体能效提升约5%-10%。这对能效敏感的数据中心、科研实验室等场景具有重要价值。

供电可靠性显著增强

系统形成以直流母线为核心的局部微网，可在市电中断时依托光伏与储能维持关键负荷运行，大幅提升建筑的能源韧性与应急保障能力。

碳减排贡献尤为关键

通过最大化利用本地零碳电力，降低对化石能源的依赖，该系统已成为建筑领域实现深度脱碳的核心技术路径之一。

面临现实挑战

初期投资压力

长期收益虽明确，较高的初始成本仍影响项目落地。可通过合同能源管理、融资租赁等创新商业模式缓解业主前期投入压力。

设计与集成复杂度高

系统跨电气、结构、智能化等多专业，需设计院、设备商、集成商紧密协同，并推动标准化设计工具与流程的发展。

标准体系尚待完善

直流配电在设备接口、安全保护、设计规范等方面尚未完全统一，亟待建立健全相关国家、行业及团体标准。

电网互动机制需深化

如何量化建筑柔性潜力、建立公平的市场参与及收益机制，仍有赖于更明确的政策与市场规则设计。

未来趋势

深度集成化

光伏与建筑构件融合（BIPV），储能向一体化机柜发展，直流配电成为新建建筑优先选项，系统趋向“预制化”“产品化”，降低部署门槛。

高度智能化

人工智能将应用于负荷预测与优化调度，系统具备自学习与自适应能力，运行策略由静态规则转向动态智能决策。

广泛互动化

建筑能源系统不再孤立。通过虚拟电厂聚合，成千上万搭载光储直柔的建筑可作为整体，为电网提供调峰、调频等服务，成为新型电力系统中重要的分布式柔性资源。

尽管面临初期投资高、集成复杂等挑战，但通过合同能源管理、标准化产品包和智能运维平台，光储直柔已具备商业化推广基础。对园区、数据中心、商业综合体等高能耗场景而言，现在正是布局这一系统、抢占绿色竞争力先机的关键窗口期。

审核编辑 黄宇