今年4月，隨著雄安樣板間工程——市民服務中心的封頂落成，入駐在此的河北雄安新區(qū)供電公司，憑借園區(qū)的綜合能源服務項目、充放儲一體化充電樁等，為人們展示了未來能源發(fā)展新模式，也展示出以建設“具有卓越競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”為目標的國家電網(wǎng)的視野與高度。雄安這片熱土之上，能源創(chuàng)新層出不窮，讓人們對未來住行模式充滿期待。

清潔用能的低壓直流屋

走進雄安新區(qū)容城縣平安新區(qū)內(nèi)一棟居民樓內(nèi)的一間公寓，黑白簡歐風的軟裝，讓整個房間寬敞明亮，早已遠程設定好的27攝氏度室溫，讓人感覺舒適。但更引人注意的是這個房間內(nèi)和電有關(guān)的細節(jié)——圓形針孔狀的插座孔、375伏和48伏的兩臺直流配電箱，標有低壓直流標識的冰箱、空調(diào)、臺燈……這些與大眾家庭中不一樣的細節(jié)，都透露著這套公寓暗藏玄機。

“這是一間低壓直流生態(tài)化架構(gòu)的樣板間，這種針孔插座，是直流家用電器專用的。”雄安新區(qū)供電公司供電管理中心的專責張海龍一語道破玄機。

在雄安這樣一座未來之城，為何要用低壓直流及相關(guān)電器打造樣板間呢？

“事實上，對用戶側(cè)而言，低壓直流更符合潮流走向。”西安交通大學電氣與工程學院教授吳翊告訴記者，在交流電與直流電爭辯之初，因受制于變壓器與斷路器等技術(shù)水平，交流電在發(fā)電、輸電和用電三個環(huán)節(jié)，都占據(jù)了優(yōu)勢。但是，近百年來，隨著技術(shù)進步，尤其是清潔能源的發(fā)展，直流電的優(yōu)勢逐漸凸顯。他舉例道：“比如屋頂光伏產(chǎn)生的就是直流電，若家中使用低壓直流系統(tǒng)，則可更便捷、更充分地使用清潔的光伏電。”

同時，隨著用電側(cè)技術(shù)的發(fā)展，用電設備的結(jié)構(gòu)也早已悄然發(fā)生變化，例如空調(diào)、冰箱的壓縮機都需將交流變直流變頻后使用才可更加高效，電腦、電視等消費型電子產(chǎn)品使用的皆為48伏及以下的直流電。對此，吳翊以最常見的筆記本電腦舉例，“筆記本電腦電源線上那個笨重的變壓器，就是為了完成交流變直流這一轉(zhuǎn)換的，也有損耗。可以說，家用電器基本上最終需要的都是直流電。”

在雄安市民服務中心規(guī)劃展覽館南側(cè)停車場的路邊，低壓直流公寓的剖析版——“綠能魔盒”內(nèi)，吳翊的觀點，一一得到了印證。

“綠能魔盒”是一個以集裝箱為基礎(chǔ)打造的展示版低壓直流屋。硬件上，由光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、低壓直流系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在內(nèi)部，各式家用電器均為低壓直流電器。墻外絕緣管內(nèi)的線路以彩色LED呼吸燈示廓，讓整個低壓直流的線路走向與其生態(tài)架構(gòu)更加直觀明晰。

記者看到，紅色220伏的市電一入屋便經(jīng)變流器柜變?yōu)榱怂{色的375伏直流電，隨后，藍色的375伏直流線路兵分兩路，一路經(jīng)一塊DC/DC模塊，變壓為綠色的48伏直流線路，行走于桌下墻腳；另一條未二次變壓的375伏藍色直流線路行走于整個展示間的頂角線位置，為空調(diào)、電飯煲、電磁爐等大功率電器供電。

“綠下藍上，這樣分工，就是為了讓用電更加安全。”張海龍向記者介紹道，375伏直流電在實際使用中確實需要加強安全防護措施，但走桌子下端的48伏直流電不僅可滿足大部分低壓直流家用電器的使用需求，且這一級別的電壓，不同于目前家用電器變壓前用的220伏交流電，即使人體直接觸摸，也無觸電危險，可有效保護老人和兒童用電安全。記者現(xiàn)場嘗試著觸摸了通電的低壓直流48伏插排上的“針孔”，確實感覺無任何不適。

“低壓直流確實對清潔能源更加‘親和’，此刻我們這間房間的用電，是優(yōu)先使用的太陽能光伏發(fā)電。”中午時分，張海龍在“綠能魔盒”內(nèi)介紹到，在用電大件空調(diào)非滿負荷運行的情況下，光伏發(fā)電量已足夠直流屋內(nèi)家用電器正常使用，“這種模式將極大地促進分布式能源與清潔能源的發(fā)展。”

隨著光伏發(fā)電量的攀升，記者發(fā)現(xiàn)連接屋頂光伏的直流線路開始流淌進門廳旁的磷酸亞鐵鋰電池儲能柜中。“當光伏發(fā)電充盈時就會這樣無縫銜接，將多余電量實時儲存。倘若天氣狀況不好，光照不足，這個房間的‘大腦’——城市智慧能源管控系統(tǒng)‘CIEMS’將調(diào)用外部交流電源與儲能裝置中的儲備電量。”張海龍告訴記者，低壓直流生態(tài)化系統(tǒng)架構(gòu)分為三個層級：用戶級、社區(qū)級、園區(qū)級（城市級）。目前所做的低壓直流屋屬于用戶級，憑借低壓直流的優(yōu)勢及工程實踐，雄安新區(qū)供電公司將在雄安構(gòu)筑起低壓直流生態(tài)系統(tǒng)，而這，或是世界上首次對此的嘗試。

得益于“CIEMS”的“參與”，在那間簡歐風格的低壓直流公寓內(nèi)，直流線路雖埋墻走線，但是在“CIEMS”家庭用能終端的APP上，不僅房內(nèi)各式電器用電狀況一目了然，甚至那些深埋墻內(nèi)、看不見摸不著的“電況”，在系統(tǒng)內(nèi)都一目了然——APP界面上分布著家居控制、家庭能效管理、智能配用電管理等管理模塊信息。其中，在家庭能效管理這一子界面上，有著按時間線排列的柱狀用電分析：有將各個房間各類電器都歸納入內(nèi)的餅狀用電構(gòu)成分析，有配電箱內(nèi)每一模塊的開關(guān)運行狀態(tài)，甚至對每個電器模塊運行狀態(tài)是否過溫、過流、短路等故障都有著實時監(jiān)測和顯示。

無論是低壓直流公寓還是“綠能魔盒”，城市智慧能源管控系統(tǒng)“CIEMS”都擔當了中樞大腦的角色，對電源、儲能、家電實現(xiàn)一體化管理，高效科學調(diào)配電能。這已不是“CIEMS”首次亮相，“綠能魔盒”所在的雄安市民服務中心的綜合能源站所使用的也正是“CIEMS”，且涉及更多能源服務。

據(jù)張海龍介紹，未來，國家電網(wǎng)公司將在雄安打造“CIEMS”家族，既有服務于家庭級別的，也有服務于社區(qū)和園區(qū)級別的，更有服務于整個雄安新區(qū)的“CIEMS”，“他們將串聯(lián)成為一個更大的能源管理生態(tài)系統(tǒng)”。

功能多元的電動汽車充電樁

雄安市民服務中心規(guī)劃展覽館對面的停車場，憑借無人駕駛汽車、充放儲一體化充電樁等，早已成為這里的焦點。就在本月末，在停車場西南角的B-211、B-212兩個電動汽車車位又成為新亮點。

B-211車位上的一切似乎與周圍其他常規(guī)電動汽車車位并無不同，但倘若打開充電樁外殼，就會發(fā)現(xiàn)它有兩塊計量電表——左邊充電計量、右邊放電計量。能充能放，便是這一車位上V2G充電樁最大的特點。V2G即Vehicle-to-Grid的簡稱，既能實現(xiàn)電網(wǎng)向電動汽車充電，也可實現(xiàn)電動汽車向電網(wǎng)反向送電，是電動汽車參與能源互聯(lián)的核心技術(shù)。

在這一充電樁的箱體內(nèi)，有著60千瓦的充電模塊，用以吸收存儲電量。該充電樁不僅可以實現(xiàn)電動汽車的安全有序充放電，還可自動參與電網(wǎng)能量調(diào)節(jié)，實現(xiàn)削峰填谷、經(jīng)濟充電、電網(wǎng)協(xié)同，保證電動汽車與能源體系的協(xié)調(diào)互動發(fā)展。

“比如，夜晚在電價低谷時可給汽車充滿電，當白天汽車閑置時，可在電價高峰時自由選擇將剩余電量‘賣’給電網(wǎng)，賺取差價。”張海龍說，通過相關(guān)手機APP，用戶可設置差異化的充放電使用策略，在系統(tǒng)智能控制下自動實現(xiàn)低谷充電、高峰賣電。屆時，電動汽車作為電網(wǎng)補充，可對電網(wǎng)負荷曲線進行削峰填谷。

在V2G充電樁緊鄰的B212車位上，記者卻未發(fā)現(xiàn)任何充電樁，而這正是該車位的亮點——深埋地下的無線充電裝置。

為了更好地演示無線充電，它并未真正深埋于地下，而是罩于茶色的亞克力罩內(nèi)，平放于車位上。記者看到，在車位尾部，一個無線充電控制箱凹陷于土內(nèi)，一根地下預埋式電纜延伸至車位后半部分，與一小巧的四方形地面發(fā)射端連接。在發(fā)射端的上方，正是一輛無線充電汽車的車尾，在這輛電動汽車的后備箱內(nèi)，記者看到了與發(fā)射端一般大小的接收端。

隨著現(xiàn)場演示人員在移動控制終端APP上點下充電，無線充電控制箱內(nèi)傳出一聲清脆的空開吸附的“啪嗒”聲，車內(nèi)儀表盤上的電量開始攀升。

“目前設備是演示版，只在藍牙范圍內(nèi)受控制，日后聯(lián)網(wǎng)使用APP操作，就可不受距離限制控制充電了。”在此負責演示的技術(shù)人員吳朝東對記者說道，“車就如同當前最流行的無線充電手機，充電樁就是給手機充電的底座。他的好處之一也如同手機無線充電一樣——沒有充電線，真正實現(xiàn)‘無尾化’。”

“這一特點，與雄安新區(qū)常見的無人駕駛汽車結(jié)合起來最棒了。”張海龍指著斜對面的百度無人駕駛車的充電樁說，“無人駕駛汽車，目前‘拴’人的環(huán)節(jié)便是充電，需要人為插拔電槍。”

同時，據(jù)吳朝東介紹，無線充電車輛無需特定生產(chǎn)，僅需車企對相關(guān)車輛的電池管理系統(tǒng)開放協(xié)議，在車底加裝充電線圈即可，“小批量改造一周就能完成，大批量改造，僅需出廠調(diào)試、預制，效率更高。同時，充電樁的安裝也很快，基本僅涉及土方工程。”

“長遠來看，無線充電技術(shù)可連點成線，形成無線充電公路，而這將對電動汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響——因可隨時充電，電池體積可縮小，車體重量減輕，而電池又是電動汽車中成本的大頭，即，電動汽車成本將降低，新能源汽車將得到更好的發(fā)展。”張海龍對此暢想道。而在明年，雄安新區(qū)供電公司還將在雄安實現(xiàn)哪些創(chuàng)新應用，同樣值得期待。