【节能学院】怕零碳建筑超预算？安科瑞微电网削峰填谷，防逆流还省基础电费

建筑是全球能耗与碳排放的核心领域 —— 国际能源署数据显示，2020 年全球建筑运行能耗占社会总能耗 36%，碳排放占比 37%。未来新建建筑的增长，将对 “2030 年建筑业能源强度改善 30%” 目标及《巴黎协定》兑现形成挑战，因此发展高能效的零碳建筑成为各国减碳关键路径。

我国建筑节能以 1980-1981 年建筑能耗为基准，按 “每步在上一阶段基础上提效 30%” 划分阶段，目前住宅与公共建筑普遍执行 “节能 50%” 标准。以下聚焦零碳建筑核心知识：

01 零碳建筑的概念

1. 核心定义

在 “能源 - 碳排放” 双重约束下，零碳建筑基于零能耗建筑升级，覆盖建筑全生命周期（不仅是运行阶段，还包括建造过程的隐含碳排放），核心是通过建筑本体节能 + 可再生能源利用，实现 “可再生能源年减碳量≥建筑全年总碳排放量”。

它既采用被动式节能技术（保温、节能窗等），也通过主动技术提效（智能控制、能源设备优化），同时注重材料循环利用，减少全周期碳排放。

2. 与零能耗建筑的区别

二者常被混淆，但本质不同：

零能耗建筑：仅关注运行阶段，不消耗常规能源，完全依赖可再生能源；

零碳建筑：关注全生命周期碳排放，以 “碳排放量” 为直接考核指标，更贴合 “双碳” 目标。

02 零碳建筑标准

目前我国零碳建筑标准逐步完善，核心有两项：

2021 年 9 月：天津市低碳发展研究中心牵头制定全国团体标准《零碳建筑认定和评价指南》，以 “室内环境参数、能效指标、碳排放” 为核心控制指标，指导建筑从绿色建筑、超低能耗建筑向零碳建筑升级；

2022 年 11 月：中国建研院牵头启动国家标准《零碳建筑技术标准》编制，覆盖零碳建筑、医院、社区、园区、校园，从多细分领域明确评价要求。

03 零碳建筑的核心内容

1. 技术体系

零碳建筑与超低排放、近零排放建筑同属一套技术体系，核心通过 6 大方向实现：

降需求：用被动式设计（自然通风 / 采光、遮阳隔热、提升围护结构热工性能）降低用能需求；

提效率：优化主动能源系统（提升冷热源效率、新风热回收、智能控制）；

拓应用：至大化利用太阳能、风能、地热能等可再生能源；

增碳汇：结合地势增加绿化面积，提升碳吸收能力；

促行为：引导绿色出行、低碳生活，建立个人排碳核算机制；

可监控：搭建能源监测与碳排放核算平台。

2. 关键技术措施

主动式设计：

太阳能系统：分 BAPV（屋顶光伏电站，传统形式）和 BIPV（光伏建材一体化，替代建筑结构，晶硅组件为主，转化效率 16%-22%）；

地道风技术：利用土壤冬暖夏凉特性，缩短空调开启时间，降低能耗；

地源热泵：以浅层地热为冷热源，制冷能耗比传统中央空调低 20% 以上。

被动式设计：以气候为导向，通过建筑本身收集、储蓄能量（而非依赖耗能设备），寒地冬季侧重保温与太阳能利用，夏季侧重隔热遮阳。

3. 碳排放计算

建筑全生命周期碳排放 = 建材生产运输 + 建造拆除 + 运行阶段碳排放（以二氧化碳当量计）：

建材阶段：生产与运输过程耗能排碳；

建造拆除阶段：施工、拆除设备耗能排碳；

运行阶段：暖通、热水、照明等耗能排碳（是全周期中持续时间至长的环节）。

04 零碳建筑案例

苹果公司加州库比蒂诺新总部（俗称 “宇宙飞船”），耗资 50 亿美元，是零碳建筑典型实践：

能源端：屋顶光伏阵列可产电 16 兆瓦，搭配 4 兆瓦沼气燃料电池，并从外部 130 兆瓦太阳能装置补充可再生能源；

生态端：园区 175 英亩土地中 80% 为绿地，新增 2500 棵本土树木，配套自行车与慢跑路线。

05安科瑞解决方案

1.零碳园区总体架构

2.能源管理系统

能耗监测系统严格按照导则要求开发，符合导则要求的各项技术要求，通过能源计量体系的建设，实现如下效果：

①满足政府对大型公建、用能单位能耗监管的要求、验收的要求；

②通过系统发现低效运行的中央空调、空压机等高耗能设备，为节能改造提供数据依据；

③通过系统发现能源管网存在的不易发现的跑冒滴漏情况，减少能源浪费，节能降碳；

四、平台功能

1.微电网管理功能

削峰填谷：配合储能设备、低充高放优化用能成本

有序充电：根据变压器容量、电价进行引导，利用技术进行协调充电功率，降低运营成本

防逆流：针对自发自用的新能源系统，防止系统电力反送上网，避免考核、罚款

需量控制：能量储存、充放电功率跟踪，防止增加基础电费

需求响应：基于激励、电价需求响应，以经济利益驱动用户参与。

柔性扩容：短期用电功率大于变压器容量时，储能快速放电，满足负载用能要求

2.虚拟电厂资源聚合、优化调控

通过聚合微电网内光伏、储能、充电桩及空调柔性负荷，构建：资源总览、资源管理、资源聚合、协同控制、响应评估等功能，提供资源聚合、市场交易，友好协同互动业务支撑。

3.电力监控及电能管理

通过在供配电的关键场所、关键设备上安装监测、计量、控制、保护等各类智能传感器，搭建涵盖35kV到0.4kV的完整电力测量、计量、控制体系，结合视频监视手段，实现对企事业单位内部电能的24h不间断监视。即时发现供配电中的隐患，减少事故发生次数。即时定位故障点，缩短故障恢复时间。

4.电能质量监测与治理

电能质量分析支持 A 类装置监测，实时获取稳态（三相不平衡度、电压频率偏差等）、暂态（电压暂升 / 暂降 / 中断）、瞬态数据及谐波频谱，可记录 SOE 事件、做高精度波形分析，通过 ITIC/SEMI F47 曲线标注暂态区间，结合国标生成诊断报告判定指标合格性；治理方面，以 SVG 缓解电压波动闪变、APF 治理负荷侧谐波、功率因数控制器自动投切电容，同时监测治理装置运行状态，故障时及时报警。

5.电气安全

电气接点测温需在电缆接头等连接点安装测温装置，实时感知温度，超限时及时发送报警信息；此外，电动车充电等场所的末端回路应装电气防火限流式保护器，线路短路时可在 150μs 内快速限流，避免电气火灾；照明及插座安全监测可治理 3N 次谐波与三相不平衡引发的中性线过流，支持自主设定过电流反馈值，同时具备电能质量数据上传、中性线过流自动断路及平台数据监测功能。

6.智能照明

智能照明控制系统可实现照明设备运行控制的智能化，有效提高照明系统科学管理水平，节省运营成本。通过定时开关和可调光技术，可以有效地避免无效照明，从而准确的利用好每一份照明电能，是实现绿色照明，节能减排的有效手段。

7.空调控制

中央空调系统由冷热源系统与空气调节系统（末端风系统）组成，相同客观环境下，末端设备启停数量及风温、风速设定决定系统整体电耗；负荷调峰可通过中央空调 AI 调优实现，即结合 AI 算法实时预测冷 / 热负荷，调整主机、水泵、冷却塔风机的运行参数，搭配刚性与柔性调控策略，提升系统效率、降低电负荷，避免超需量。