智能“大腦”調控碳排放

喻思南

在國家速滑館西側，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，屋內有空調、電燈、智能大屏等設備，以及零碳智能控制平臺。該平臺顯示著用能、供能、碳減排、室內環境等信息。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“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽全國決賽中，“零碳魔方”榮獲生態環保和可持續發展賽道金獎。“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境政策研究中心博士生許沛昀告訴記者，風、光發電波動較大，以其作為能源保障維持建筑物長時間運轉，人們要么配置更多風力、太陽能和儲能硬件以加大發電和儲能，要么接入外部的穩定電力系統保障用能需求。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，源于團隊自研的調控系統，這是整個方案的“大腦”。“系統在精準預測風、光發電量的同時，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。經實驗，實現了最小風光儲單元下的長期穩定運行。團隊成員、博士生王崇州介紹，得益于調控系統對溫度、濕度、亮度等信息的智能調節，小屋內暖和、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境政策研究中心在能源監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下，歷時兩年研發了“測—算—控—謀”技術體系：通過智能監測設備，實時采集人流、能源消耗以及場館環境等數據，自動計算出場館各區域分功能的碳排放量和碳減排量，智能化設計碳中和調控方案，從而讓北京冬奧會的碳中和成效有據可依、有數可查、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中邁出的重要一步，也為建筑行業降碳減排提供了有益的借鑒方向。