中國儲能網(wǎng)訊：趕上陰雨天，似乎很不巧。畢竟這次要看的是太陽能設(shè)施。上海電力大學(xué)太陽能研究所趙春江教授自2006年起在自家建了戶用光伏電站，以全直流微電網(wǎng)配合儲能系統(tǒng)，這套系統(tǒng)前后運(yùn)轉(zhuǎn)近20年。來到上海松江的別墅區(qū)，澎湃研究所研究員望見一塊“上海電力大學(xué)太陽能研究所實(shí)驗(yàn)基地”的牌子，下方是電動汽車充電箱，光伏板則建在屋頂。
“今天下雨，就要注意節(jié)電。晴天要多用電，但有時(shí)小孩不在家，用不掉那么多，就要棄電?！痹谶@套自建的光伏直流微電網(wǎng)系統(tǒng)之下，趙春江教授夫婦依據(jù)天氣和季節(jié)轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)自己的生活方式，近20年下來已成習(xí)慣——偶爾照顧孫輩，也要考慮能源如何使用。而要適應(yīng)和減緩氣候變化挑戰(zhàn)，這種“與自然共生”的切身意識，恰是最為稀缺和可貴的。
在實(shí)驗(yàn)室場景之外，戶用光儲直柔系統(tǒng)能否進(jìn)入更多城市居民生活？趙教授提到，有一回該片區(qū)因施工不慎挖斷電纜而停電，鄰居發(fā)現(xiàn)他家電器照常運(yùn)轉(zhuǎn)，電動車也能充電，十分羨慕，希望能裝一套戶用系統(tǒng)。成本算下來并非遙不可及，還可應(yīng)對不時(shí)之需。當(dāng)下電動乘用車普及，其動力電池作為移動儲能單元，戶用光儲直柔的適用性更是大大拓展。
這正符合能源分布式發(fā)展的趨勢，也受到政策鼓勵(lì)。對城市管理者而言，要讓戶用光儲直柔系統(tǒng)更為廣泛和深入地向城鄉(xiāng)系統(tǒng)推進(jìn)，有怎樣的必要性和可行性，具體又當(dāng)采用怎樣的策略？結(jié)合在趙春江教授實(shí)驗(yàn)室的見聞，以及此前對中國光伏電站的了解、上海社區(qū)光儲直柔項(xiàng)目的考察等，并請教華北大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副教授鄭華，查閱相關(guān)產(chǎn)業(yè)信息和技術(shù)資料，澎湃研究所研究員做出以下梳理。
推行戶用光儲直柔系統(tǒng)，恰逢其時(shí)
首先，戶用光儲直柔系統(tǒng)最直接的好處，是既能節(jié)省資源，也能節(jié)省能源。直流小微電網(wǎng)正是新型電力系統(tǒng)的重要形式。太陽能所發(fā)的是直流電，在大的電網(wǎng)系統(tǒng)中，要先由逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，由電網(wǎng)輸送到終端用戶，遇到直流負(fù)載，如電腦、平板或手機(jī)及其他直流用電器，再通過整流器變成直流電使用。而光伏直流小微電網(wǎng)，則將太陽能發(fā)出的直流電直接用于直流電器，或存儲在蓄電池中，這無需逆變器和整流器的設(shè)施，更能免于兩次轉(zhuǎn)換中約15%的電能損耗。
趙春江教授的實(shí)驗(yàn)室也經(jīng)過迭代。他介紹，當(dāng)下家里的總功率是8kW。4kW用于微電網(wǎng)做實(shí)驗(yàn)，該微電網(wǎng)相當(dāng)于電網(wǎng)的負(fù)載，下雨天或電力不夠時(shí)，使用電網(wǎng)的電，但永遠(yuǎn)不往電網(wǎng)送電。這就不會沖擊電網(wǎng)。多余的電靠空調(diào)消納。否則能量無法消耗，導(dǎo)致熱量累積，易引發(fā)故障。而新能源汽車的充電柜就在這套系統(tǒng)之中。“這是真正的新能源汽車，用的都是自己的太陽能?！壁w春江說。家里另外4kW屬于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，和一般上網(wǎng)用戶一樣，電用不完就會上網(wǎng)。趙春江表示，自家還會收到國網(wǎng)付來的電費(fèi)，每三個(gè)月結(jié)一次賬，每次300多元。
其次，相應(yīng)設(shè)施成本大大降低，令其推廣具備更大可行性。如果說，趙春江的這套系統(tǒng)剛搭建時(shí)，相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用還因稀缺而昂貴，那么近20年來，隨著中國能源革命向縱深躍進(jìn)，可再生能源大規(guī)模發(fā)展，光伏直流小微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)當(dāng)下已非常成熟?！昂芏嘟M件價(jià)格僅為10年前的10%，似乎是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律?！壁w春江舉例，2011年做實(shí)驗(yàn)詢價(jià)時(shí)，鋰離子蓄電池每千瓦時(shí)要近萬元，2021年降至1200元左右，而當(dāng)下只需600元?！鞍凑?kW光伏配合15kWh的儲能，總投資在2.5萬元-2.8萬元。以上海地區(qū)每年供電4000度、平均電價(jià)0.8元/度計(jì)算，投資可在7年收回?！壁w春江提到，這套設(shè)施可用20年以上，其收益遠(yuǎn)超銀行存款利率。
而以“光儲直柔”為特征的新型建筑電力系統(tǒng)，近年來自上而下得到政策支持。2021年國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》對其明確提及，在住建、能源等部門的規(guī)劃和方案中多有體現(xiàn)，也落實(shí)為各地政策。不過，由于民用電定價(jià)較便宜，可搭建光伏的居民樓屋頂為共有產(chǎn)權(quán)，居民缺乏自發(fā)自用的動力和意愿，而直流配電系統(tǒng)、柔性用電設(shè)備等建筑配套也不足。因此，此類設(shè)施多在電網(wǎng)建設(shè)維護(hù)不易的偏遠(yuǎn)海島和鄉(xiāng)村進(jìn)行示范和試點(diǎn)，或用于公共建筑等，未能廣泛普及到戶用層面。
實(shí)際上，相關(guān)產(chǎn)業(yè)醞釀已久，其產(chǎn)能正需內(nèi)循環(huán)消化，并基于現(xiàn)實(shí)需求形成本土創(chuàng)新方案。大約自2018年起，中國若干家電企業(yè)已在推進(jìn)直流設(shè)備和方案——趙春江教授實(shí)驗(yàn)室所用的直流空調(diào)，即由某知名品牌提供，廠家希望在應(yīng)用中檢驗(yàn)其性能。查閱市場信息也可見，中國的光伏、儲能和電力電子設(shè)備，近年大量出口至歐洲、澳洲及亞非拉等地，戶用光儲充產(chǎn)業(yè)鏈也在出海全球。尤其在受到戰(zhàn)爭威脅和自然災(zāi)害影響的地區(qū)，市場呈爆發(fā)增長。當(dāng)下相關(guān)產(chǎn)業(yè)甚至陷入價(jià)格戰(zhàn)之中，為保證短期流動性幾乎虧本銷售。
最后，在必要性方面，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展始終是大的趨勢。不光是應(yīng)對極端天氣風(fēng)險(xiǎn)，僅從提升城市能源系統(tǒng)效率、降低用戶用能成本的角度，也應(yīng)推動其進(jìn)入千家萬戶。一直以來，民用電價(jià)較低，也壓縮了戶用光伏與儲能的經(jīng)濟(jì)性。而近年的現(xiàn)實(shí)情況是，極端天氣增加，全國居民電費(fèi)普遍上漲，如2025年7月，華東電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)4.22億千瓦，空調(diào)負(fù)荷在其中占比極高，達(dá)到37%；與之對應(yīng)，電網(wǎng)成本負(fù)擔(dān)沉重，中國電力交易市場化改革也正在深化之中。另外，乘用車電池已是新的移動儲能單元，未來的新型建筑可以是能源生產(chǎn)主體，而非僅在其中消耗能源。這些都是潛在的技術(shù)增長點(diǎn)。
策略方向：政策促更新，進(jìn)行成本核算，形成運(yùn)作機(jī)制
推進(jìn)戶用光儲直柔系統(tǒng)的應(yīng)用，是要增強(qiáng)居民應(yīng)對氣候變化的韌性，節(jié)約能源和資源，令相關(guān)產(chǎn)業(yè)主體更好地消納新能源的產(chǎn)能，基于現(xiàn)實(shí)場景需求去拓展未來新型建筑的發(fā)展路徑，進(jìn)而提升能源系統(tǒng)效率和降低用戶用能成本。
那么，城市可以如何著力呢？
首先，需在用戶端提供針對性補(bǔ)貼，自下而上促動更新，并與V2G等更多場景聯(lián)動。可再生能源所發(fā)的多是直流電，電子設(shè)備和家用電器所用的多為直流，運(yùn)輸工具的動力電池也是直流，直流電占比會提高；對交流電的需求仍大量存在，需根據(jù)具體情形考量，逐步形成替代。“如果使用直流微網(wǎng)，很多電器要定制為能直接用直流電的?！遍L年關(guān)注微電網(wǎng)的華北電力大學(xué)副教授鄭華表示。能源流的變革是系統(tǒng)性的。配套設(shè)施需形成規(guī)模，應(yīng)從當(dāng)下園區(qū)、樓宇等點(diǎn)狀示范，延伸到更多場景。可借助V2G的試點(diǎn)，與充電樁企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)等方面協(xié)同。
可參照的對象是東京。其大的背景是，2011年“3·11”大地震之后，日本格外重視建筑的可再生能源系統(tǒng)，即便城市電力基礎(chǔ)設(shè)施在災(zāi)難中損毀，居民仍能在住宅中維系生活，同時(shí)更能提高其整體能源利用效率，減少依賴核電。2025年4月起，日本東京都所有新建獨(dú)立住宅（北向除外）將強(qiáng)制要求安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，并提供可觀的補(bǔ)貼。其他城市也在積極推動。這個(gè)市場吸引了大量來自中國的參與者。
既有壓力也有補(bǔ)貼，很多市場機(jī)制也在其中形成。趙春江教授介紹，東京為初裝屋頂光伏電站和儲能系統(tǒng)的居民提供大約85%的補(bǔ)貼，但即使如此，還有居民不愿安裝——比如自家用電量太少，哪怕只有15%投資仍不劃算。此時(shí)，居民可將相應(yīng)補(bǔ)貼和權(quán)益轉(zhuǎn)讓給企業(yè)，自己則支付電費(fèi)，相當(dāng)于把屋頂租借出去，獲得較為優(yōu)惠的電價(jià)。而企業(yè)則得到規(guī)模效應(yīng)，日后即便補(bǔ)貼退坡，仍可從中獲益。
其次，需要針對全生命周期進(jìn)行成本核算，包括光伏組件回收等，作為采購產(chǎn)品和服務(wù)的依據(jù)。相應(yīng)設(shè)施可使用25年以上，這方面同樣可參照電動車充電樁的維護(hù)機(jī)制。更重要的一點(diǎn)是，讓相關(guān)廠商、服務(wù)商能夠把環(huán)境成本計(jì)入，將周期拉長，有利于擺脫追求短期流動性、過度低價(jià)內(nèi)卷的局面，也讓真正環(huán)境友好的技術(shù)和設(shè)施能夠得到應(yīng)用。
比如，上海1月出臺的《上海市新型儲能示范引領(lǐng)創(chuàng)新發(fā)展工作方案（2025—2030年）》，就列舉了諸多電池技術(shù)。而趙春江教授提到，即便鋰可以回收再利用，回收率也無法達(dá)到100%，總會不斷消耗。而相比鋰電池，鈉離子電池的路線從長遠(yuǎn)更為可行，其原料便宜可得，對環(huán)境友好，低溫性能更好，運(yùn)行也更為安全。但鋰礦價(jià)格近年從每噸60萬元降到6萬元，算上提煉提純等過程，其成本與鈉離子電池相差無幾。而鈉離子電池體積密度只有鋰電池一半。如此，企業(yè)會更傾向選擇生產(chǎn)鋰電池?！叭绻噧r(jià)格不下降，鈉有很好的競爭力?！边@實(shí)際正是沒有將環(huán)境成本考慮進(jìn)去的結(jié)果。需要從末端應(yīng)用層面去推進(jìn)。他計(jì)劃，采購10度的鈉離子電池，和目前的鋰電池并聯(lián)，研究未來的應(yīng)用場景。
最后，用戶側(cè)的工作最為關(guān)鍵。基于中國城市的現(xiàn)實(shí)情況，樓頂空間往往對應(yīng)公共產(chǎn)權(quán)，需要通過業(yè)主大會等，明確與光儲直柔設(shè)施對應(yīng)的責(zé)權(quán)利，形成穩(wěn)定的運(yùn)作機(jī)制。這方面，如居民樓加裝電梯、社區(qū)安裝共享充電樁等，上?；鶎由鐓^(qū)已有很多經(jīng)驗(yàn)。具體到光儲直柔設(shè)施，上海也有社區(qū)在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，圍繞技術(shù)、成本、收益、維護(hù)和定價(jià)等，社區(qū)相關(guān)主體積累了更為豐富的認(rèn)知?？偠灾?，讓人們獲得對天氣、物候的感知，具備應(yīng)對氣候變化的自覺，正是具體工作應(yīng)當(dāng)致力的方向。
