智能“大腦”調(diào)控碳排放

在國(guó)家速滑館西側(cè)，有一個(gè)“零碳小屋”。小屋占地36平方米，屋頂是供應(yīng)能源的風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)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(tái)。該平臺(tái)顯示著用能、供能、碳減排、室內(nèi)環(huán)境等信息。北京冬奧會(huì)期間，這間小屋在沒(méi)有接入一度電的情況下，自給自足不間斷運(yùn)行了50天。

 

如何用最小的風(fēng)光儲(chǔ)單元，保障小型建筑物的長(zhǎng)期自主運(yùn)行？一個(gè)由博士研究生、碩士研究生組成的團(tuán)隊(duì)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(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽全國(guó)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(jiǎng)。“零碳小屋”，就是“零碳魔方”方案的落地實(shí)踐。

 

團(tuán)隊(duì)成員、北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心博士生許沛昀告訴記者，風(fēng)、光發(fā)電波動(dòng)較大，以其作為能源保障維持建筑物長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，人們要么配置更多風(fēng)力、太陽(yáng)能和儲(chǔ)能硬件以加大發(fā)電和儲(chǔ)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(huì)增加硬件成本，導(dǎo)致全生命周期碳排放增高，后者則無(wú)法自主運(yùn)行，背離零碳初衷。

 

許沛昀說(shuō)，“零碳魔方”能夠保障建筑物長(zhǎng)時(shí)間零碳運(yùn)行，源于團(tuán)隊(duì)自研的調(diào)控系統(tǒng)，這是整個(gè)方案的“大腦”。“系統(tǒng)在精準(zhǔn)預(yù)測(cè)風(fēng)、光發(fā)電量的同時(shí)，還能計(jì)算出運(yùn)行所需的用能等情況，從而做到供需兩端的對(duì)接。”

 

“零碳小屋”有2臺(tái)500瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以及裝機(jī)容量為3.6千瓦的光伏組件，配備了可儲(chǔ)存28度電的蓄電池。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了最小風(fēng)光儲(chǔ)單元下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。團(tuán)隊(duì)成員、博士生王崇州介紹，得益于調(diào)控系統(tǒng)對(duì)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(méi)有為了降碳而降低舒適性。北京冬奧會(huì)示范應(yīng)用期間，“零碳小屋”每天減少的二氧化碳排放相當(dāng)于種植了27棵樹(shù)。

 

這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)提出“零碳魔方”方案，源于北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心在能源監(jiān)測(cè)與控制等方面的深厚積累。面對(duì)北京冬奧會(huì)綠色辦賽的需求，該中心聯(lián)合清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等多家單位，在中心主任魏一鳴教授帶領(lǐng)下，歷時(shí)兩年研發(fā)了“測(cè)—算—控—謀”技術(shù)體系：通過(guò)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集人流、能源消耗以及場(chǎng)館環(huán)境等數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算出場(chǎng)館各區(qū)域分功能的碳排放量和碳減排量，智能化設(shè)計(jì)碳中和調(diào)控方案，從而讓北京冬奧會(huì)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(dǎo)教師、北京理工大學(xué)唐葆君教授表示，當(dāng)前，我國(guó)正在推廣綠色建筑，“零碳小屋”的示范應(yīng)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。