一家家農(nóng)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(shè)施;縱橫在農(nóng)田里的電動噴藥機、電動割草機等電動農(nóng)機具取代了燃油農(nóng)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(wǎng)”充放電,成為調(diào)劑電力供應(yīng)的“能量池”……
芮城縣陌南鎮(zhèn)莊上村,是農(nóng)業(yè)農(nóng)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(shù),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(shè)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(shù)。“光伏發(fā)電產(chǎn)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(shè)備,直流電可直接應(yīng)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(wǎng),再從電網(wǎng)回購;不影響電網(wǎng)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(zhuǎn)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(shè)備、家電,構(gòu)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(wǎng)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(gòu)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(wǎng)內(nèi)隨意買賣,自動結(jié)算。如果出現(xiàn)連陰天氣,可以直接轉(zhuǎn)接供電局的大電網(wǎng),不會影響群眾生活。”陳文波說,整個直流微網(wǎng)也能輸出電能,供給電網(wǎng)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(zhuǎn)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(nóng)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(wǎng)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(lǐng)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(shù)中心首席專家,致力于低壓直流配電網(wǎng)、高可靠性供電技術(shù)的研究工作20年,擁有相關(guān)專利20余項。
雖然低壓直流配電技術(shù)在城市電網(wǎng)、市政樓宇和工業(yè)企業(yè)都已成功應(yīng)用,但這么多年他心中一直有一個夢想,就是建設(shè)一個以直流配電技術(shù)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(shù),而芮城是全國唯一縣級光伏領(lǐng)跑基地,所以從業(yè)務(wù)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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)的“光儲直柔”系統(tǒng)試點工作。經(jīng)過兩年的運行,以及反復(fù)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(chǎn)生2兆瓦的電量,就有一半的電力供應(yīng)到國家電網(wǎng),供應(yīng)到城市和工業(yè)生產(chǎn)中。”陳文波說,農(nóng)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(guān)鍵是技術(shù)革命,“光儲直柔”這一新型的分布式“能源微網(wǎng)”突破了技術(shù)壁壘,真正讓“電從屋頂來”,實現(xiàn)了生產(chǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(shè)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(chǎn)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(shù)路徑。去年以來,清華大學(xué)教授、中國工程院江億院士碳中和研究團隊,西安交通大學(xué)教授、中國科學(xué)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(wǎng)公司、全國各省市電網(wǎng)公司和相關(guān)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(xué)習(xí)的政府官員也贊嘆道。
見遠,行更遠。“從今年開始,芮城縣農(nóng)村將全面復(fù)制‘莊上模式’,按照測算,全縣五年之內(nèi)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整機遇,新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將成為縣域經(jīng)濟的發(fā)展方向。”
原標題:一個村莊的“碳中和”探索