精心构建光储直柔系统大力促进零碳村镇建设

 

　　对标国际先进水平，优化新型基础设施用能结构，采用直流供电、分布式储能、“光伏+储能”等模式，加快智能光伏产业创新升级和特色应用，全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展，推进农业农村减排固碳，为农村创造绿色经济价值——这是国家《2030年前碳达峰行动方案》及相关内容所载明的农村能源革命战略部署要求。在这样的大背景下，“光储直柔”项目应运而生，而且带着神圣使命毅然参与到新型电力系统配电网建设中来，有力推动农村能源技术革命，提升农村智慧用能和就地消纳新能源水平。

　　芮城县庄上村全国零碳村镇示范村建设正是“光储直柔”项目在发展绿色低碳循环农业上的大胆实践，是我们国臣直流配电工程技术有限公司创新“光伏+”模式、推进光伏发电多元布局的具体体现。“光储直柔”项目的实施，为农村能源技术革命做出了示范、树立了标杆。

 

　　光储直柔

　　开启电力革命新里程

　　随着“碳达峰”和“碳中和”双碳目标的提出，如何实现能源的低碳化、绿色化及新能源消纳成为严峻任务。2015年后，面对配电网双Q+零碳的三维规划矛盾，解决配电网数量、质量、低碳的三维规划难题也是迫在眉睫。光储直柔系统作为源网荷储的基本单元，柔性友好接入配电网，使能源系统的不可能三角变为可能，实现了用户侧的能源节约化、用能电气化、发电绿色化、电网柔性化，让“电从身边来”与“电从远方来”柔性互动，形成了“光储直柔”的新理念。同时它也符合当前国家提出的“四革命一合作”战略部署中农村能源革命技术需求，是“四革命”中典型的技术革命，催生了尤其是农村生产生活用能方式的根本性转变。

　　“光储直柔”概念是由中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心江亿团队提出的，是一种清洁能源综合利用的新模式，也是一种新型电力系统在配电侧的新形态。所谓“光储直柔”系统就是将分布式光伏、分布式储能、直流配电、柔性用电有机结合，从而组成高效、可靠、灵活的新型配电系统，实现了分布式光伏的可观、可测、可控、可调，有效解决了传统分布式光伏在电网稳定、电能质量、线损、扩容、弃光等方面存在的系列问题，并实现了不同台区变压器间的功率互济，提高了配电资产利用率和供电可靠性。足见，“光储直柔”系统完全符合农村能源革命技术需求。

　　南京国臣直流配电科技有限公司是一个长期开展低压直流配电应用探索的专业企业，早在2005年就开创了以低压直流配电技术治理电能质量的全新技术路线，实施了火力发电、汽车制造、石油开采、金属冶炼等多个领域的精品工程，由此奠定了国臣在电能质量治理和优质供电领域的领先地位。2015年至2021年，南京国臣直流配电公司与中国工程院江亿院士团队响应国家号召，开展紧密合作，进行长期探索和深入实践，率先提出在广大城乡区域建筑采用“光储直柔”技术路径实现能源革命、带动乡村振兴的新模式。在江亿院士团队的技术支持下，2019年我们在芮城县庄上村开展了27户居民和窑洞文旅区的“光储直柔”技术示范。2021年，由国家电投集团下属中国电力投资的71户2MW “光储直柔”商业化项目落地。至此，庄上村“光储直柔”项目基本建成并投入健康运行，而且产生了四项显著效应，即：促进了农村光伏资源的充分利用;推动了农村新型配电系统的建设;提升了农村安全宜居环境建设水平;显著增强了乡村振兴中的能源基础。

　　2022年，芮城庄上村“光储直柔”项目作为中国农村减排典型案例，被邀请在联合国气候大会COP27边会上做主旨演讲。2023年，在COP28联合国气候大会上，庄上村 “光储直柔”项目荣获“能源转型变革者”奖，在此奖项全球29个、中国5个获奖者中占有一席之地。一个黄河岸边的小山村，已然成为农村能源革命的新范式，成为集黄河流域生态保护和高质量发展、乡村振兴、能源革命与实现双碳目标于一身的可推广、可复制和具有示范性的商业化项目典范，充分印证了“光储直柔”系统的价值所在。

 

　　项目为王

　　彰显直流配电新成效

　　“光储直柔”系统的落实落地必须通过项目实施来实现。庄上村零碳村镇“光储直柔”系统建设共分三期来施行。一期共建设了16户村民和11个院落40多孔窑洞的王乔故里文旅景区“光储直柔”系统，装机规模为250kW。同时建设了光伏车棚、电动汽车双向充电桩、电动三轮车的双向充放电桩和零碳食堂，实现了文旅景区所有用能的低碳化。一期建设实现了农村地区完整的技术示范，并在此基础上进行了大量的产品升级、降本增效工作，为二期项目商业化落地奠定了良好基础。

　　二期工程通过71户村民屋顶和废旧荒地建设了2.065MW商业化落地的“光储直柔”系统，打造了光伏庭院和光伏走廊应用场景，光伏发电系统所发电量全额并入村级DC750V直流配电网，实测系统运行效率达91.37%，并通过上电科和法国电力公司中国研究院的检测认证，有效发电小时数约1400小时，全年发电约280万度，除去庄上村自用约40万度电，即向城镇供电约240万度，实现了“农村供给城市”的能源革命新模式，同时带动农民增收及村集体经济发展，户均增收1200元以上，实现发电收益约96万元/年，创税收约10万元，每年削减二氧化碳排放约2500吨，综合效益十分显著。

　　三期工程建设则随着庄上村农村用能的增加和虚拟电厂价格机制及“隔墙售电”等政策的逐步完善，随着柔性直流家电标准的颁布和产品的日益丰富，在2027年前将实现“光储直柔”系统的全村全覆盖。由此解决分布式光伏无法在农村大规模安装的问题，让农村屋顶真正成为双碳减排的重要战略资源，使得“光储直柔”直流配电的优势和成效得以充分彰显。

　　如今的庄上村，一块屋顶的光伏板就是一台小小的“发电机”，一个功能齐全的“日光宝盒”就是一个微型电力系统，而且该系统具有独特的电网柔性接入、负荷柔性控制的特点，可参加电力现货交易和虚拟电厂交易，能够增加可观的投资收益，正如老百姓所说：太阳一出来咱就能赚钱。从上述庄上村一二期工程建设上我们不难看出，在农村实施“光储直柔”系统有技术部门的鼎力支持，有企业的巨资投入，村集体及村民只需做出相应的微量投入，即可完成项目建设，并将产生可观的经济效益、生态效益和社会效益，可谓一举多得、事半功倍。

 

　　创新为魂

　　确立用电市场新价值

　　庄上村“光储直柔”项目的实施激活了农村发展绿色电能和直流配电的一池春水。目前，该项目已纳入全市农村电网巩固提升工程规划，成为全市打造“光储直柔”村镇能源服务站的样板，开启了打造 “农村供给城市”的能源革命新模式，被国家农业农村部、全球环境基金、联合国开发计划署联合授予“中国零碳村镇示范村”。

　　科技赋能，创新为魂。从庄上村“光储直柔”项目实施中可以看出，项目的最大优势在于不需占用农业用地，而是通过农村闲置的屋顶即可将光能转化为电能，我们只需利用住宅小区屋顶、厂房和公共建筑屋顶、农民自有建筑屋顶、设施农业等即可施行分布式光伏发电，而且能够实现“储能”、“直流配电”、“柔性用电”的目标，有力提升了农村电网供电保障能力和服务水平。然而，这看似不太复杂繁难的项目，却必须要有科技创新与核心技术来支撑。我们国臣直流配电公司为此建立了多个专业研究中心，成功研制了电力电子变换器、保护测控装置和监控系统等系列产品，填补了领域内多项空白。2017年以来，国臣相继参与多个“国家重点研发计划”和国际合作项目的课题研究与工程实践，成为低压直流配电的开拓者和引领者;开展了直流配电领域的多项研究，并取得80多项专利和30项软件著作授权，先后获得10多个业内重大奖项，参与20多部标准的制订，被国内外众多学术团体组织吸纳为专家成员，由此初步奠定了国臣在低压直流配电领域的影响力和行业地位。庄上村“光储直柔”项目的成功实施，正是国臣在低压直流配电科研开发上取得的重要成果，其技术路径被写入国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》。

　　追寻道技合一，谋求止于至善，“光储直柔”无疑确立了现代农村用电市场的新价值：一是可以优先负荷消纳，满足了农民群众日常生活用能需要;二是可利用电动三轮车打造低压直流离网系统，十分方便解决农村电气化生产用能问题;三是利用自发直流电解决了农村基础设施用能难题，大大节约了用电成本;四是解决了农村冷链物流用能问题，并最大化利用电动货车实现移动储能;五是针对农村用能存在季节性波动问题，有效解决了农产品深加工用能问题，并降低加工成本。总而言之，“光储直柔”系统的时代价值正在充分显现，并愈益产生巨大的辐射效应。去年，山西省能源局已经发出通知，要求做好运城市“光储直柔”乡镇能源服务计划试点项目。尽管“光储直柔”项目实施仍有融资问题、电网改造问题等，但我们坚信，瑕不掩瑜，它必将在广大农村地区大放光彩，必然拥有巨大的发展空间和广阔的发展前景，“光储直柔”，专精特新，其兴可待。

 

　　新程肇启，华章日新。为使“光储直柔”惠及更多的地区和群众，我们正在进一步优化项目方案，持续提升项目科技水平，不断探索项目商业模式。目前，庄上村模式正在山西临汾、河北蔚县、江苏南京、北京大兴、安徽桐城等全国26个省份实施。同时，我们国臣人也正把低压直流配电技术向工业、能源、市政、交通、医疗、数据中心等领域推进，已有100多个项目应用，并正欲走向世界。我们一定不遗余力，竭忠尽智，追求卓越，勇创一流，把“光储直柔”事业不断做大做强做精，为能源革命和双碳减排贡献智慧和力量。

（责任编辑 吴运竑 校对 杨艳丽)