智能“大腦”調(diào)控碳排放

在國家速滑館西側(cè)，有一個“零碳小屋”。小屋占地36平方米，屋頂是供應能源的風機和太陽能光伏板，屋內(nèi)有空調(diào)、電燈、智能大屏等設(shè)備，以及零碳智能控制平臺。該平臺顯示著用能、供能、碳減排、室內(nèi)環(huán)境等信息。北京冬奧會期間，這間小屋在沒有接入一度電的情況下，自給自足不間斷運行了50天。

 

如何用最小的風光儲單元，保障小型建筑物的長期自主運行？一個由博士研究生、碩士研究生組成的團隊給出了解決方案——“零碳魔方”。在近期舉行的第十三屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽全國決賽中，“零碳魔方”榮獲生態(tài)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展賽道金獎。“零碳小屋”，就是“零碳魔方”方案的落地實踐。

 

團隊成員、北京理工大學能源與環(huán)境政策研究中心博士生許沛昀告訴記者，風、光發(fā)電波動較大，以其作為能源保障維持建筑物長時間運轉(zhuǎn)，人們要么配置更多風力、太陽能和儲能硬件以加大發(fā)電和儲能，要么接入外部的穩(wěn)定電力系統(tǒng)保障用能需求。前者會增加硬件成本，導致全生命周期碳排放增高，后者則無法自主運行，背離零碳初衷。

 

許沛昀說，“零碳魔方”能夠保障建筑物長時間零碳運行，源于團隊自研的調(diào)控系統(tǒng)，這是整個方案的“大腦”。“系統(tǒng)在精準預測風、光發(fā)電量的同時，還能計算出運行所需的用能等情況，從而做到供需兩端的對接。”

 

“零碳小屋”有2臺500瓦的風力發(fā)電機，以及裝機容量為3.6千瓦的光伏組件，配備了可儲存28度電的蓄電池。經(jīng)實驗，實現(xiàn)了最小風光儲單元下的長期穩(wěn)定運行。團隊成員、博士生王崇州介紹，得益于調(diào)控系統(tǒng)對溫度、濕度、亮度等信息的智能調(diào)節(jié)，小屋內(nèi)暖和、明亮，并沒有為了降碳而降低舒適性。北京冬奧會示范應用期間，“零碳小屋”每天減少的二氧化碳排放相當于種植了27棵樹。

 

這個年輕的團隊提出“零碳魔方”方案，源于北京理工大學能源與環(huán)境政策研究中心在能源監(jiān)測與控制等方面的深厚積累。面對北京冬奧會綠色辦賽的需求，該中心聯(lián)合清華大學、北京航空航天大學等多家單位，在中心主任魏一鳴教授帶領(lǐng)下，歷時兩年研發(fā)了“測—算—控—謀”技術(shù)體系：通過智能監(jiān)測設(shè)備，實時采集人流、能源消耗以及場館環(huán)境等數(shù)據(jù)，自動計算出場館各區(qū)域分功能的碳排放量和碳減排量，智能化設(shè)計碳中和調(diào)控方案，從而讓北京冬奧會的碳中和成效有據(jù)可依、有數(shù)可查、有物為證。

 

“零碳魔方”指導教師、北京理工大學唐葆君教授表示，當前，我國正在推廣綠色建筑，“零碳小屋”的示范應用不僅是在冬奧綠色建筑建設(shè)中邁出的重要一步，也為建筑行業(yè)降碳減排提供了有益的借鑒方向。