【全方位推進高質量發(fā)展】一個村莊的“碳中和”探索——芮城縣莊上村以“光儲直柔”技術打造全國首批零碳村

　　一家家農戶屋頂上藍色的太陽能電池板熠熠發(fā)光，點綴在這座黃河岸邊的小村子里，顯得異常耀眼。

 

　　這個被稱為“光儲直柔”的發(fā)電系統(tǒng)，點亮了村民的新生活，照亮了鄉(xiāng)村振興的美景。電磁爐、電飯鍋、電暖氣等電器具替代了傳統(tǒng)的燃氣灶和燃煤取暖設施；縱橫在農田里的電動噴藥機、電動割草機等電動農機具取代了燃油農機；電動三輪車、電動摩托車的蓄電池，閑置時還可以接入“直流微網”充放電，成為調劑電力供應的“能量池”……

 

　　芮城縣陌南鎮(zhèn)莊上村，是農業(yè)農村部與聯(lián)合國開發(fā)計劃署“中國零碳村鎮(zhèn)項目”中首批以新能源追夢“零碳”的項目村，通過發(fā)展“光儲直柔”技術，以全面電氣化的零排放為實現(xiàn)“碳中和”作貢獻。

 

　　嫁接天際能量的“日光寶盒”

 

　　走進村民陳永民家，首先看到掛在房檐下一個一尺見方的“直來電”盒子。“這個盒子，我們都叫它‘日光寶盒’。它把太陽光變成了直流電送到了家，我們用電不花錢，多余的電還可以賣錢。”陳永民樂呵呵地說。

 

　　“直來電”設備實際上是一個多端能量路由器，是國臣集團研發(fā)的直流配電核心技術。“光伏發(fā)電產生的是直流電，在輸送進入居民小區(qū)時需要變成交流電，而要供冰箱、電視等家用電器使用時，需要再將交流電變成直流電。我們研發(fā)的‘直來電’設備，直流電可直接應用。”國臣集團董事長陳文波說，“直來電”最大的好處是，不用通過逆變器實現(xiàn)交流電并網，再從電網回購；不影響電網的穩(wěn)定性，不增加變壓器容量；人體不易觸電，實現(xiàn)安全用電；不會出現(xiàn)交流電和直流電交替轉換中的“跑冒滴漏”，提高了能源的使用率……

 

　　在莊上村，每一戶家中，光伏板、“直來電”、儲能設備、家電，構成了“光儲直柔”新型電力系統(tǒng)。電視機、電磁爐、電風扇、石墨烯取暖器、照明燈具、計算機等家用電器，全部采用直流供電。

 

　　“我家煤改電時裝配的3片石墨烯取暖器，每片500W，共1500W。一開啟，電費就噌噌噌往上躥，寧可凍著也舍不得用。去年裝了光伏板后，冬天屋里暖暖和和，還沒有花一分錢電費。”陳永民說。

 

　　去年4月份，陳永民家里安裝了4塊光伏板，共2kW的容量，再配上電儲能和能量路由器，投資1萬元。數(shù)據(jù)顯示，到今年8月初，陳永民家共發(fā)電3142度，直接用電1108.4度，通過儲能充放電1067.1度，網上售電966.5度，6年就可以收回投入成本。按照光伏25年的使用周期，以后每年還可獲得一筆穩(wěn)定的收入。

 

　　在莊上村，已安裝的27戶家庭又構成一個“分布式光伏+儲能+直流配電+柔性負荷”的村級光儲直柔系統(tǒng)。“白天發(fā)電量大，把電儲存到‘儲能電池’隨時使用。誰家用電量少于發(fā)電量，誰家發(fā)電量少于用電量，直流微網內隨意買賣，自動結算。如果出現(xiàn)連陰天氣，可以直接轉接供電局的大電網，不會影響群眾生活。”陳文波說，整個直流微網也能輸出電能，供給電網進行出售。

 

　　一個小小的“日光寶盒”，把“神話”故事完美演繹成真，把天際能量轉化成人民群眾追求的美好生活。這就是能源革命帶來的新體驗、新生活。

 

　　開啟農村能源革命“實踐路徑”

 

　　“目前村子里納入系統(tǒng)的27戶，去年以來發(fā)電量24531.8度，并網電量9693.3度，實現(xiàn)收益9199.4度，節(jié)約標煤9813公斤，減排二氧化碳24459公斤。”在“光儲直柔”監(jiān)控系統(tǒng)的大屏幕上，電力曲線圖不停地波動著。

 

　　這是國臣集團研發(fā)的“碳中和駕駛艙”，每家每戶發(fā)電、用電量，節(jié)約標煤、減排二氧化碳數(shù)據(jù)都能準確反映。碳數(shù)據(jù)的可視化，增加了“碳排放”的感知度和對“碳中和”的認知度，也為下一步實現(xiàn)“碳交易”市場化提供了數(shù)據(jù)支撐。

 

　　這個“碳中和駕駛艙”的領航人，是“光儲直柔”配電系統(tǒng)創(chuàng)始人陳文波。陳文波，芮城莊上村人，國臣集團董事長和技術中心首席專家，致力于低壓直流配電網、高可靠性供電技術的研究工作20年，擁有相關專利20余項。

 

　　雖然低壓直流配電技術在城市電網、市政樓宇和工業(yè)企業(yè)都已成功應用，但這么多年他心中一直有一個夢想，就是建設一個以直流配電技術為支撐的“零碳村鎮(zhèn)”。

 

　　“低壓直流配電是能源革命的重要支撐技術，而芮城是全國唯一縣級光伏領跑基地，所以從業(yè)務發(fā)展的角度來看，回家鄉(xiāng)投資直流配電項目確實是最優(yōu)選項。”陳文波說。

 

　　在運城市“運才興運”專項行動中，芮城縣委書記張建軍“六下南京”與陳文波對接，將這個新能源推進碳中和的技術轉化項目落戶到芮城，成立了山西國臣公司。

 

　　從2019年開始，國臣公司在莊上村免費安裝27戶，開始了基于低壓直流配電技術的“光儲直柔”系統(tǒng)試點工作。經過兩年的運行，以及反復試驗和數(shù)據(jù)對比，該系統(tǒng)體現(xiàn)出了安全、可靠、綠色等特點，老百姓也普遍使用良好。

 

　　“這27戶數(shù)據(jù)證明，每戶裝上10片光伏板，共5kW，就可以自給自足。一戶安裝10kW，全村就產生2兆瓦的電量，就有一半的電力供應到國家電網，供應到城市和工業(yè)生產中。”陳文波說，農村將從供電末梢變成供電初始端，從用電者變成供電者。

 

　　能源革命關鍵是技術革命，“光儲直柔”這一新型的分布式“能源微網”突破了技術壁壘，真正讓“電從屋頂來”，實現(xiàn)了生產和消納的完美融合。

 

　　從實驗到實施，“莊上模式”開啟了從理論樣板到路徑實踐的轉換。據(jù)悉，從今年10月份開始，“光儲直柔”將在全村進行逐步全覆蓋，真正向“零碳村”邁進。

 

　　樂享零碳鄉(xiāng)村的幸福時光

 

　　南瞰黃河，水寬岸美放眼量；北望中條，群山巍巍滿目翠。置身于莊上村山崖之上，環(huán)顧四野，身心舒展，心曠神怡。

 

　　莊上村處于黃河北岸古浢津渡口之上，是一個擁有悠久歷史的村落。村里至今還保留著古槐樹、古廟宇、古窯洞、古代書院等。去年，山西國臣公司把村民的廢舊窯洞，打造成以古村落為中心的“零碳文旅景區(qū)”。如今，20余孔修葺一新的古窯洞，保留了黃河岸邊的窯洞文化和風情風味；精心打造的“零碳生活”區(qū)，把廚房和住宿的能源需求都取之于“太陽”。這里，每天都吸引著百余名游客前來觀光休閑體驗，也帶動了10余名村民在家門口實現(xiàn)了創(chuàng)業(yè)就業(yè)。

 

　　“零碳村”也賦予以新能源為主的鄉(xiāng)村振興新內涵。

 

　　“我們每年能省3000元以上的電費和燃油開支。”正在用電力除草機除草的村民陳九紅給記者算了一筆賬，冬季取暖和平時用電不用花錢，現(xiàn)在電動三輪摩托、電動除草機等電動設備不用花錢加油。家里不再有柴火和煤炭堆積，干干凈凈，舒舒服服。

 

　　一些在外打工的村民開始了新盤算。村干部告訴記者，今年年底，全村要打造出零碳景區(qū)不夜城吸引游客，還會以低電價吸引企業(yè)入駐，大家都想沾個光。“產業(yè)興旺生態(tài)宜居的美好生活近在咫尺，想著都激動。”村民陳九紅興奮地說。

 

　　實踐證明，“光儲直柔”將是實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”目標新的技術路徑。去年以來，清華大學教授、中國工程院江億院士碳中和研究團隊，西安交通大學教授、中國科學院院士王錫凡團隊，雄安新區(qū)配電專家團隊，以及國家電網公司、全國各省市電網公司和相關新能源企業(yè)100余家，先后到莊上村體驗“光儲直柔”這一新型電力系統(tǒng)，并給予很高的評價。

 

　　“‘光儲直柔’能有效解決村民取暖問題，會極大減少政府清潔取暖的財政補貼。”前來參觀學習的政府官員也贊嘆道。

 

　　見遠，行更遠。“從今年開始，芮城縣農村將全面復制‘莊上模式’，按照測算，全縣五年之內將會實現(xiàn)碳峰值，2035年將實現(xiàn)碳中和，有可能成為全國第一個‘碳中和’縣份。”陳文波說，“實現(xiàn)‘碳中和’，將為芮城帶來重大的產業(yè)結構調整機遇，新能源相關產業(yè)也將成為縣域經濟的發(fā)展方向。”