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樓頂上整齊地分布著兩排湛藍(lán)色的光伏板，樓下窗臺(tái)邊整齊擺放著兩組回收利用的汽車動(dòng)力鋰離子電池組和兩個(gè)氫氣瓶，書房兼實(shí)驗(yàn)室里還安裝有各種直流家電和一個(gè)低壓轉(zhuǎn)換站……近日，記者慕名來(lái)到上海電力大學(xué)太陽(yáng)能研究所名譽(yù)所長(zhǎng)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)理事趙春江所居住的二層小樓里，感受這座私人住宅如何演繹成為了“上海電力大學(xué)太陽(yáng)能研究所實(shí)驗(yàn)基地”。在他家大門口，一塊印有“上海電力大學(xué)太陽(yáng)能研究所實(shí)驗(yàn)基地”的黃色金屬門匾格外醒目。

作為太陽(yáng)能發(fā)電的技術(shù)專家，2006年，趙春江成為了國(guó)內(nèi)在私人住宅安裝并網(wǎng)型戶用光伏的第一人。隨著技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)代的變遷，該系統(tǒng)已演變成了光伏全直流微網(wǎng)。

趙春江家光伏直流微電網(wǎng)系統(tǒng)由發(fā)電主體光伏方陣、光伏發(fā)電控制器、儲(chǔ)能主體磷酸鐵鋰離子電池組、氫燃料電池應(yīng)急電源、電動(dòng)車反哺電源以及電力控制中心構(gòu)成，為日常生活提供可靠低成本穩(wěn)定電能，所用負(fù)載全部為直流電器。

所謂“光伏全直流微電網(wǎng)”，就是以光伏為電源主體，發(fā)、供、用電全部采用直流形式。談及研究光伏全直流微電網(wǎng)的目的，趙春江對(duì)記者說(shuō)：“其中之一就是要讓農(nóng)民既買得起車也跑得起車，并且不增加碳排放，不污染大氣環(huán)境。利用自家屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)給電動(dòng)汽車充電，不僅能解決充電難問(wèn)題，還可讓農(nóng)民用上低成本電力。”

“現(xiàn)在，我家的這輛新能源汽車，可以實(shí)現(xiàn)一車兩用，不僅是普通的代步工具，還可作為一個(gè)可移動(dòng)的儲(chǔ)能裝置，來(lái)反哺微電網(wǎng)。”趙春江一邊操作給電動(dòng)汽車充電，一邊向記者介紹。

這只是趙春江家建成的戶用光伏直流微電網(wǎng)組成部分之一。

在趙春江的帶領(lǐng)下，記者爬上他家樓頂，看到上面布局著一排建筑一體化光伏方陣，仔細(xì)一數(shù)，整個(gè)樓頂一共安裝了30塊光伏板，受光面積約50平方米，共計(jì)7.95 kW，其中13塊共4kW構(gòu)成獨(dú)立的全直流微電網(wǎng)用于實(shí)驗(yàn)，其他17塊3.95kW通過(guò)逆變器并入電網(wǎng)運(yùn)行。

當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)的電用不完時(shí)，該如何處理？趙春江指著兩組鋰離子電池組說(shuō)：“我采用了退役的磷酸鐵鋰離子動(dòng)力電池作為儲(chǔ)電單元的主體。根據(jù)上海地區(qū)的太陽(yáng)輻照量和平均陰雨天持續(xù)天數(shù)及電動(dòng)車的反哺能力，以1kW光伏配5kWh儲(chǔ)能的比例，配備了20kWh容量的24V蓄電池組。”

當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)的電不夠家里用時(shí)，也不用擔(dān)心，氫燃料電池則扮演了后備電源的角色。“目前，我配備了兩個(gè)20升140公斤壓力的氣瓶，功率達(dá)500W。按每天補(bǔ)電4小時(shí)，可維持3—4天。”趙春江對(duì)記者說(shuō)，今后擬采用40升350公斤壓力的碳纖維增強(qiáng)高壓氣瓶，屆時(shí)可維持10天以上陰雨天的補(bǔ)電。

談及該套系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，趙春江向記者介紹，目前，光伏電池和退役鋰電池的價(jià)格已經(jīng)完全可以接受，可以規(guī)?；瘧?yīng)用。燃料電池因氫氣的生產(chǎn)、輸送、供氣站的建設(shè)、應(yīng)用成本等諸多課題，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用預(yù)計(jì)至少需要3年。

“沒(méi)有燃料電池做后備電源的微電網(wǎng)仍然可以維持運(yùn)行。若陰雨天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在后期可關(guān)掉一部分次要負(fù)載，并通過(guò)電動(dòng)車反哺電能來(lái)維持最低限度的用電量。事實(shí)上，這種不用燃料電池的微電網(wǎng)因擺脫了無(wú)氫氣供應(yīng)的窘境，應(yīng)用場(chǎng)景更廣。由于各地區(qū)太陽(yáng)輻照量和氣候有很大差異，配備的儲(chǔ)能容量比例也不同，所需投資還要視用戶需求定。”趙春江說(shuō)，由于系統(tǒng)并不復(fù)雜，故障率較低，后期的運(yùn)維費(fèi)用幾乎可以忽略。

記者了解到，全直流微網(wǎng)是一種獨(dú)立性很強(qiáng)的分布式電源網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可由太陽(yáng)能光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、燃料電池發(fā)電等直流發(fā)電方式同蓄電池組等儲(chǔ)能裝置進(jìn)行耦合，再加入計(jì)量和控制裝置，自成系統(tǒng)，可獨(dú)立于大電網(wǎng)，也可以并入大電網(wǎng)，成為智能電網(wǎng)終端用戶側(cè)的獨(dú)立單元。

由于采用直流方式，因此對(duì)于供電側(cè)可省去逆變環(huán)節(jié)，對(duì)于用電側(cè)則可省去整流環(huán)節(jié)。用電側(cè)采用直流負(fù)載后，可大大改善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從發(fā)電到用電的綜合效率。“這種方式非常適合用于離大電網(wǎng)較遠(yuǎn)的農(nóng)舍、農(nóng)村個(gè)體養(yǎng)殖場(chǎng)、山區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)、環(huán)保型農(nóng)業(yè)項(xiàng)目（通常遠(yuǎn)離生活區(qū)）和通信基站等，還可以作為應(yīng)急電源用于疫情隔離區(qū)、方艙醫(yī)院和野戰(zhàn)醫(yī)院等。”趙春江說(shuō)。

另外，趙春江還坦言，系統(tǒng)的推廣應(yīng)用有待成本的進(jìn)一步下降，猶如當(dāng)年的戶用光伏系統(tǒng)，微電網(wǎng)同樣離不開(kāi)政策扶持。“建議國(guó)家像當(dāng)年的并網(wǎng)型戶用光伏一樣，對(duì)家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)也給予一定補(bǔ)貼，隨著全直流微電網(wǎng)+儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，其成本會(huì)逐漸下降，最終也會(huì)在未來(lái)能源系統(tǒng)占有一席之地。”

原標(biāo)題：實(shí)地探訪國(guó)內(nèi)首家戶用光伏全直流微電網(wǎng)