最小风光储单元保障建筑长期持续运转

智能“大脑”调控碳排放

在国家速滑馆西侧，有一个“零碳小屋”。小屋占地36平方米，屋顶是供应能源的风机和太阳能光伏板，屋内有空调、电灯、智能大屏等设备，以及零碳智能控制平台。该平台显示着用能、供能、碳减排、室内环境等信息。北京冬奥会期间，这间小屋在没有接入一度电的情况下，自给自足不间断运行了50天。

如何用最小的风光储单元，保障小型建筑物的长期自主运行？一个由博士研究生、硕士研究生组成的团队给出了解决方案——“零碳魔方”。在近期举行的第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国决赛中，“零碳魔方”荣获生态环保和可持续发展赛道金奖。“零碳小屋”，就是“零碳魔方”方案的落地实践。

团队成员、北京理工大学能源与环境政策研究中心博士生许沛昀告诉记者，风、光发电波动较大，以其作为能源保障维持建筑物长时间运转，人们要么配置更多风力、太阳能和储能硬件以加大发电和储能，要么接入外部的稳定电力系统保障用能需求。前者会增加硬件成本，导致全生命周期碳排放增高，后者则无法自主运行，背离零碳初衷。

许沛昀说，“零碳魔方”能够保障建筑物长时间零碳运行，源于团队自研的调控系统，这是整个方案的“大脑”。“系统在精准预测风、光发电量的同时，还能计算出运行所需的用能等情况，从而做到供需两端的对接。”

“零碳小屋”有2台500瓦的风力发电机，以及装机容量为3.6千瓦的光伏组件，配备了可储存28度电的蓄电池。经实验，实现了最小风光储单元下的长期稳定运行。团队成员、博士生王崇州介绍，得益于调控系统对温度、湿度、亮度等信息的智能调节，小屋内暖和、明亮，并没有为了降碳而降低舒适性。北京冬奥会示范应用期间，“零碳小屋”每天减少的二氧化碳排放相当于种植了27棵树。

这个年轻的团队提出“零碳魔方”方案，源于北京理工大学能源与环境政策研究中心在能源监测与控制等方面的深厚积累。面对北京冬奥会绿色办赛的需求，该中心联合清华大学、北京航空航天大学等多家单位，在中心主任魏一鸣教授带领下，历时两年研发了“测—算—控—谋”技术体系：通过智能监测设备，实时采集人流、能源消耗以及场馆环境等数据，自动计算出场馆各区域分功能的碳排放量和碳减排量，智能化设计碳中和调控方案，从而让北京冬奥会的碳中和成效有据可依、有数可查、有物为证。

“零碳魔方”指导教师、北京理工大学唐葆君教授表示，当前，我国正在推广绿色建筑，“零碳小屋”的示范应用不仅是在冬奥绿色建筑建设中迈出的重要一步，也为建筑行业降碳减排提供了有益的借鉴方向。