【全方位推进高质量发展】一个村庄的“碳中和”探索——芮城县庄上村以“光储直柔”技术打造全国首批零碳村

　　一家家农户屋顶上蓝色的太阳能电池板熠熠发光，点缀在这座黄河岸边的小村子里，显得异常耀眼。

 

　　这个被称为“光储直柔”的发电系统，点亮了村民的新生活，照亮了乡村振兴的美景。电磁炉、电饭锅、电暖气等电器具替代了传统的燃气灶和燃煤取暖设施；纵横在农田里的电动喷药机、电动割草机等电动农机具取代了燃油农机；电动三轮车、电动摩托车的蓄电池，闲置时还可以接入“直流微网”充放电，成为调剂电力供应的“能量池”……

 

　　芮城县陌南镇庄上村，是农业农村部与联合国开发计划署“中国零碳村镇项目”中首批以新能源追梦“零碳”的项目村，通过发展“光储直柔”技术，以全面电气化的零排放为实现“碳中和”作贡献。

 

　　嫁接天际能量的“日光宝盒”

 

　　走进村民陈永民家，首先看到挂在房檐下一个一尺见方的“直来电”盒子。“这个盒子，我们都叫它‘日光宝盒’。它把太阳光变成了直流电送到了家，我们用电不花钱，多余的电还可以卖钱。”陈永民乐呵呵地说。

 

　　“直来电”设备实际上是一个多端能量路由器，是国臣集团研发的直流配电核心技术。“光伏发电产生的是直流电，在输送进入居民小区时需要变成交流电，而要供冰箱、电视等家用电器使用时，需要再将交流电变成直流电。我们研发的‘直来电’设备，直流电可直接应用。”国臣集团董事长陈文波说，“直来电”最大的好处是，不用通过逆变器实现交流电并网，再从电网回购；不影响电网的稳定性，不增加变压器容量；人体不易触电，实现安全用电；不会出现交流电和直流电交替转换中的“跑冒滴漏”，提高了能源的使用率……

 

　　在庄上村，每一户家中，光伏板、“直来电”、储能设备、家电，构成了“光储直柔”新型电力系统。电视机、电磁炉、电风扇、石墨烯取暖器、照明灯具、计算机等家用电器，全部采用直流供电。

 

　　“我家煤改电时装配的3片石墨烯取暖器，每片500W，共1500W。一开启，电费就噌噌噌往上蹿，宁可冻着也舍不得用。去年装了光伏板后，冬天屋里暖暖和和，还没有花一分钱电费。”陈永民说。

 

　　去年4月份，陈永民家里安装了4块光伏板，共2kW的容量，再配上电储能和能量路由器，投资1万元。数据显示，到今年8月初，陈永民家共发电3142度，直接用电1108.4度，通过储能充放电1067.1度，网上售电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，以后每年还可获得一笔稳定的收入。

 

　　在庄上村，已安装的27户家庭又构成一个“分布式光伏+储能+直流配电+柔性负荷”的村级光储直柔系统。“白天发电量大，把电储存到‘储能电池’随时使用。谁家用电量少于发电量，谁家发电量少于用电量，直流微网内随意买卖，自动结算。如果出现连阴天气，可以直接转接供电局的大电网，不会影响群众生活。”陈文波说，整个直流微网也能输出电能，供给电网进行出售。

 

　　一个小小的“日光宝盒”，把“神话”故事完美演绎成真，把天际能量转化成人民群众追求的美好生活。这就是能源革命带来的新体验、新生活。

 

　　开启农村能源革命“实践路径”

 

　　“目前村子里纳入系统的27户，去年以来发电量24531.8度，并网电量9693.3度，实现收益9199.4度，节约标煤9813公斤，减排二氧化碳24459公斤。”在“光储直柔”监控系统的大屏幕上，电力曲线图不停地波动着。

 

　　这是国臣集团研发的“碳中和驾驶舱”，每家每户发电、用电量，节约标煤、减排二氧化碳数据都能准确反映。碳数据的可视化，增加了“碳排放”的感知度和对“碳中和”的认知度，也为下一步实现“碳交易”市场化提供了数据支撑。

 

　　这个“碳中和驾驶舱”的领航人，是“光储直柔”配电系统创始人陈文波。陈文波，芮城庄上村人，国臣集团董事长和技术中心首席专家，致力于低压直流配电网、高可靠性供电技术的研究工作20年，拥有相关专利20余项。

 

　　虽然低压直流配电技术在城市电网、市政楼宇和工业企业都已成功应用，但这么多年他心中一直有一个梦想，就是建设一个以直流配电技术为支撑的“零碳村镇”。

 

　　“低压直流配电是能源革命的重要支撑技术，而芮城是全国唯一县级光伏领跑基地，所以从业务发展的角度来看，回家乡投资直流配电项目确实是最优选项。”陈文波说。

 

　　在运城市“运才兴运”专项行动中，芮城县委书记张建军“六下南京”与陈文波对接，将这个新能源推进碳中和的技术转化项目落户到芮城，成立了山西国臣公司。

 

　　从2019年开始，国臣公司在庄上村免费安装27户，开始了基于低压直流配电技术的“光储直柔”系统试点工作。经过两年的运行，以及反复试验和数据对比，该系统体现出了安全、可靠、绿色等特点，老百姓也普遍使用良好。

 

　　“这27户数据证明，每户装上10片光伏板，共5kW，就可以自给自足。一户安装10kW，全村就产生2兆瓦的电量，就有一半的电力供应到国家电网，供应到城市和工业生产中。”陈文波说，农村将从供电末梢变成供电初始端，从用电者变成供电者。

 

　　能源革命关键是技术革命，“光储直柔”这一新型的分布式“能源微网”突破了技术壁垒，真正让“电从屋顶来”，实现了生产和消纳的完美融合。

 

　　从实验到实施，“庄上模式”开启了从理论样板到路径实践的转换。据悉，从今年10月份开始，“光储直柔”将在全村进行逐步全覆盖，真正向“零碳村”迈进。

 

　　乐享零碳乡村的幸福时光

 

　　南瞰黄河，水宽岸美放眼量；北望中条，群山巍巍满目翠。置身于庄上村山崖之上，环顾四野，身心舒展，心旷神怡。

 

　　庄上村处于黄河北岸古浢津渡口之上，是一个拥有悠久历史的村落。村里至今还保留着古槐树、古庙宇、古窑洞、古代书院等。去年，山西国臣公司把村民的废旧窑洞，打造成以古村落为中心的“零碳文旅景区”。如今，20余孔修葺一新的古窑洞，保留了黄河岸边的窑洞文化和风情风味；精心打造的“零碳生活”区，把厨房和住宿的能源需求都取之于“太阳”。这里，每天都吸引着百余名游客前来观光休闲体验，也带动了10余名村民在家门口实现了创业就业。

 

　　“零碳村”也赋予以新能源为主的乡村振兴新内涵。

 

　　“我们每年能省3000元以上的电费和燃油开支。”正在用电力除草机除草的村民陈九红给记者算了一笔账，冬季取暖和平时用电不用花钱，现在电动三轮摩托、电动除草机等电动设备不用花钱加油。家里不再有柴火和煤炭堆积，干干净净，舒舒服服。

 

　　一些在外打工的村民开始了新盘算。村干部告诉记者，今年年底，全村要打造出零碳景区不夜城吸引游客，还会以低电价吸引企业入驻，大家都想沾个光。“产业兴旺生态宜居的美好生活近在咫尺，想着都激动。”村民陈九红兴奋地说。

 

　　实践证明，“光储直柔”将是实现“碳达峰”、“碳中和”目标新的技术路径。去年以来，清华大学教授、中国工程院江亿院士碳中和研究团队，西安交通大学教授、中国科学院院士王锡凡团队，雄安新区配电专家团队，以及国家电网公司、全国各省市电网公司和相关新能源企业100余家，先后到庄上村体验“光储直柔”这一新型电力系统，并给予很高的评价。

 

　　“‘光储直柔’能有效解决村民取暖问题，会极大减少政府清洁取暖的财政补贴。”前来参观学习的政府官员也赞叹道。

 

　　见远，行更远。“从今年开始，芮城县农村将全面复制‘庄上模式’，按照测算，全县五年之内将会实现碳峰值，2035年将实现碳中和，有可能成为全国第一个‘碳中和’县份。”陈文波说，“实现‘碳中和’，将为芮城带来重大的产业结构调整机遇，新能源相关产业也将成为县域经济的发展方向。”