建筑領域是能源消耗和二氧化碳排放大戶。中國建筑節能協會的報告顯示，2020年全國建筑全過程能耗總量為 22.7億tce，占全國能源消費總量比重為45.5%。因此，加快推動建筑領域節能降碳，對于實現“雙碳目標”、推動綠色低碳高質量發展具有重要意義。

2023年3月，位于橫琴粵澳深度合作區的中國南方電網有限責任公司（以下簡稱“南方電網”）珠海橫琴供電局線路工區大樓（以下簡稱“珠海橫琴供電局零碳大樓”）正式啟動運行并通過了驗收。這是南方電網首個全直流“綠色”零碳建筑，也是廣東省首批碳中和試點示范區中唯一的零碳建筑。通過采用光儲直柔直流系統全面實現電氣化，珠海橫琴供電局零碳大樓實現了供電系統高效、低能耗運行，既挖掘了建筑行業的減碳潛力，也探索了電力行業在建筑領域實現脫碳的機遇，對建筑零碳化與電力零碳化有著雙重的重要意義。而為其中核心直流配電系統提供強大支持的，則是來自丹佛斯傳動行業領先的直流配電設備與解決方案。

挑戰

近年來，南方電網以服務粵港澳大灣區經濟社會發展、助力“雙碳”目標實現為總目標，持續推進電網工程建設和新型電力系統示范區建設。基于橫琴粵澳深度合作區“智慧能源深度合作示范區”的定位，南方電網憑借高可靠供電、高品質服務、全綠色動力的“兩高一全”電力供應體系，致力于將示范區打造為“零碳島”。

2022年8月，橫琴粵澳深度合作區執行委員會發布貫徹落實國務院《扎實穩住經濟的一攬子政策措施》實施方案，點名提出要推進橫琴供電局線路工區大樓零碳示范樓宇項目，為未來新能源交易及場外零碳能源應用提供技術支撐，探索打造“零碳島”的初步路徑。

在零碳建筑的實踐過程中，光伏發電作為綠色能源，能夠顯著降低建筑的碳足跡，成為零碳建筑電力供應的重要手段。傳統的光伏發電采用交流方案，但隨著大量分布式光伏并網，電能質量問題逐漸顯現。而光儲直柔直流系統采用“自發自用，余電上網”的設計運行方式，不僅實現了分布式光伏的有效利用，還極大地解決了低壓電網的電能質量問題，為規模化推進分布式光伏的發展提供了良好的技術支撐，更符合未來綠色電網的發展方向，也更適合應用于綠色建筑領域。但分布式電源及負載均通過直流接入，在我國還處于研究推廣階段，可供參考的成熟方案與成功經驗還不夠充分。

解決方案

在船舶海工領域，直流配電系統具備提高能量傳輸效率、實現精確電機控制、增強系統穩定性和可靠性、減少轉換損耗以及儲能系統集成等優勢，已在國內外大型船舶中廣泛采用。其中，2009年世界第一艘柴電直流組網推進的內河郵輪“MV維京傳奇號”，以及2022年全球首個直流電推化學品船“鼎衡19號”，采用的即是由丹佛斯傳動的直流配電解決方案。

丹佛斯傳動在船舶海工直流配電領域已有十余年成功經驗。近年來隨著全球低碳化趨勢，風電、光電逐漸成為主力，丹佛斯傳動正式啟動了“登陸計劃”，旨在擴大旗下全球領先的直流配電技術的應用領域，以船舶海工配電系統高可靠性、高安全性的標準，為數據中心、電動汽車、綠色建筑等更多領域開源節流保駕護航。

此前，南方電網曾采用過丹佛斯傳動的技術設備。基于對丹佛斯傳動產品的信任，以及在直流配電領域深厚的經驗技術積累，南方電網決定繼續攜手丹佛斯傳動，為珠海橫琴供電局零碳大樓打造直流配電系統解決方案。

經過多方溝通與論證，丹佛斯為珠海橫琴供電局零碳大樓打造的直流配電系統解決方案配置了近1320kW的AC-DC整流器、DC-DC換流器以及直流配電保護裝置VACON®DCGuard™，構筑成750Vdc的直流電網；同時配備了一套近300kW的磁懸浮壓縮機技術的制冷主機以及200kW的變頻驅動器驅動水泵系統納入直流配電網絡中，形成完整的直流動力配電網絡。

相較于其他方案，丹佛斯傳動的直流配電方案在系統能效、電能質量、可靠性、系統保護策略以及經濟性五個維度中遙遙領先，優于其他方案：

1系統能效

能效可達67%；

2電能質量

采用AFE(Active Front End) 主動前端整流系統，實現THDI<5%，網側功率因素>0.99。用戶無需另外配置有源濾波裝置來處理諧波干擾，網側功率因素接近1，遠超傳統方案；

3可靠性

采用變換器n+1冗余，即電壓跌落50%，200毫秒能保證整個系統穩定運行；

4系統保護策略

采用750伏直流主干線，每個分支線路都配了微秒級開斷的斷路器，當兩端母線中任意一個發生短路故障，開關能夠保護斷開，保證另一段正常運行，此外還配置了絕緣監測，保證單體接地故障時，避免另外一極發生單極接地后引發系統極間故障；

5經濟性

按照直流設備的造價+電纜的造價+運維成本，丹佛斯直流配電解決方案優勢明顯。

而作為關鍵設備的丹佛斯傳動VACON®DCGuard™，為直流配電方案的安全性發揮了重要作用。VACON®DCGuard™是一種基于IGBT電力電子技術的快速直流電流分斷裝置，可通過快速檢測并切斷任何故障直流電流來維持直流電網的穩定性，在5微秒內隔離系統的故障部分，保護周邊設備，確保運行不中斷。

南方電網負責人表示:“ 丹佛斯傳動在直流電網領域的專業性，以及產品的安全性和可靠性給我們留下了深刻印象。我們非常歡迎丹佛斯傳動這樣的合作伙伴加入我們的項目，分享相關經驗，與我們一道推進中國綠色建筑的發展以及零碳電網的打造。我們相信在珠海橫琴供電局零碳大樓的示范帶動下，未來會有更多的用戶與合作伙伴與我們一起，共同走上綠色轉型的高質量發展之路。"

丹佛斯（中國）傳動高級銷售總監虞小平表示:“能夠參與珠海橫琴供電局零碳大樓這一示范性項目的建設，我們感到非常榮幸。基于數十年的經驗積累和技術研發，丹佛斯傳動能夠提供豐富的直流配電解決方案和成功經驗，也可基于客戶需求，幫助客戶評估總體影響，提供最專業的解決方案來更好的服務國內的客戶與合作伙伴。隨著國內綠色建筑的進一步發展，‘光儲直柔’綜合性實驗項目和示范項目已經越來越多的涌現。我們將繼續加大在直流配電領域的投入，大力拓展應用，為國內客戶與合作伙伴的零碳發展之路提供丹佛斯傳動最專業與可靠的支持。”

珠海橫琴供電局零碳大樓自2023年正式運行以來，經第三方監測，實現了可再生能源電力替代率接近21%，能耗強度相對標準限值降低近34%，建筑負荷調節比例近62%。中國城市科學研究會已將其視為探索符合我國國情建筑“碳中和”發展路徑的標桿性示范性項目，于2023年12月授予了全國首張金級“碳中和”建筑運行評價標識證書。2024年5月13日，在第二十屆國際綠建大會上，住房和城鄉建設部還授予珠海橫琴供電局零碳大樓“碳中和建筑”項目證書。