作為太陽能發(fā)電的技術專家，2006年，趙春江成為了國內在私人住宅安裝并網(wǎng)型戶用光伏的第一人。隨著技術的進步和時代的變遷，該系統(tǒng)已演變成了光伏全直流微網(wǎng)。

 

趙春江家光伏直流微電網(wǎng)系統(tǒng)由發(fā)電主體光伏方陣、光伏發(fā)電控制器、儲能主體磷酸鐵鋰離子電池組、氫燃料電池應急電源、電動車反哺電源以及電力控制中心構成，為日常生活提供可靠低成本穩(wěn)定電能，所用負載全部為直流電器。

 

所謂“光伏全直流微電網(wǎng)”，就是以光伏為電源主體，發(fā)、供、用電全部采用直流形式。談及研究光伏全直流微電網(wǎng)的目的，趙春江對記者說：“其中之一就是要讓農民既買得起車也跑得起車，并且不增加碳排放，不污染大氣環(huán)境。利用自家屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)給電動汽車充電，不僅能解決充電難問題，還可讓農民用上低成本電力。”

 

“現(xiàn)在，我家的這輛新能源汽車，可以實現(xiàn)一車兩用，不僅是普通的代步工具，還可作為一個可移動的儲能裝置，來反哺微電網(wǎng)。”趙春江一邊操作給電動汽車充電，一邊向記者介紹。

 

這只是趙春江家建成的戶用光伏直流微電網(wǎng)組成部分之一。

 

在趙春江的帶領下，記者爬上他家樓頂，看到上面布局著一排建筑一體化光伏方陣，仔細一數(shù)，整個樓頂一共安裝了30塊光伏板，受光面積約50平方米，共計7.95 kW，其中13塊共4kW構成獨立的全直流微電網(wǎng)用于實驗，其他17塊3.95kW通過逆變器并入電網(wǎng)運行。

 

當微電網(wǎng)發(fā)的電用不完時，該如何處理？趙春江指著兩組鋰離子電池組說：“我采用了退役的磷酸鐵鋰離子動力電池作為儲電單元的主體。根據(jù)上海地區(qū)的太陽輻照量和平均陰雨天持續(xù)天數(shù)及電動車的反哺能力，以1kW光伏配5kWh儲能的比例，配備了20kWh容量的24V蓄電池組。”

 

當微電網(wǎng)發(fā)的電不夠家里用時，也不用擔心，氫燃料電池則扮演了后備電源的角色。“目前，我配備了兩個20升140公斤壓力的氣瓶，功率達500W。按每天補電4小時，可維持3—4天。”趙春江對記者說，今后擬采用40升350公斤壓力的碳纖維增強高壓氣瓶，屆時可維持10天以上陰雨天的補電。

 

談及該套系統(tǒng)的經(jīng)濟性，趙春江向記者介紹，目前，光伏電池和退役鋰電池的價格已經(jīng)完全可以接受，可以規(guī)模化應用。燃料電池因氫氣的生產、輸送、供氣站的建設、應用成本等諸多課題，實現(xiàn)規(guī)?；瘧妙A計至少需要3年。

 

“沒有燃料電池做后備電源的微電網(wǎng)仍然可以維持運行。若陰雨天氣持續(xù)時間較長，在后期可關掉一部分次要負載，并通過電動車反哺電能來維持最低限度的用電量。事實上，這種不用燃料電池的微電網(wǎng)因擺脫了無氫氣供應的窘境，應用場景更廣。由于各地區(qū)太陽輻照量和氣候有很大差異，配備的儲能容量比例也不同，所需投資還要視用戶需求定。”趙春江說，由于系統(tǒng)并不復雜，故障率較低，后期的運維費用幾乎可以忽略。

 

記者了解到，全直流微網(wǎng)是一種獨立性很強的分布式電源網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡可由太陽能光伏發(fā)電、生物質發(fā)電、燃料電池發(fā)電等直流發(fā)電方式同蓄電池組等儲能裝置進行耦合，再加入計量和控制裝置，自成系統(tǒng)，可獨立于大電網(wǎng)，也可以并入大電網(wǎng)，成為智能電網(wǎng)終端用戶側的獨立單元。

 

由于采用直流方式，因此對于供電側可省去逆變環(huán)節(jié)，對于用電側則可省去整流環(huán)節(jié)。用電側采用直流負載后，可大大改善整個網(wǎng)絡從發(fā)電到用電的綜合效率。“這種方式非常適合用于離大電網(wǎng)較遠的農舍、農村個體養(yǎng)殖場、山區(qū)養(yǎng)殖場、環(huán)保型農業(yè)項目（通常遠離生活區(qū)）和通信基站等，還可以作為應急電源用于疫情隔離區(qū)、方艙醫(yī)院和野戰(zhàn)醫(yī)院等。”趙春江說。

 

另外，趙春江還坦言，系統(tǒng)的推廣應用有待成本的進一步下降，猶如當年的戶用光伏系統(tǒng)，微電網(wǎng)同樣離不開政策扶持。“建議國家像當年的并網(wǎng)型戶用光伏一樣，對家庭儲能系統(tǒng)也給予一定補貼，隨著全直流微電網(wǎng)+儲能系統(tǒng)技術進步和市場應用規(guī)模擴大，其成本會逐漸下降，最終也會在未來能源系統(tǒng)占有一席之地。”