科技日报记者 韩荣 通讯员 白嘉怡
在山西省临汾市汾西县，坐落着名为段村的小山村。近日，记者跟随“能源强国 ‘碳’路先行”第二十一届全国网络媒体山西行主题活动走进这里。沿着村道一路前行，一座座民居的平屋顶上，深蓝色光伏板整齐排布，在阳光下泛着莹润的光泽。作为典型山区村，段村用能负荷小、平屋顶资源丰富，如今全村用电的绿电占比已达到100%。
一个山村如何实现绿电自给自足？段村的答案，要从一块块屋顶的光伏板说起。
全村分布式光伏发电装置已全部并网发电，屋顶光伏总规模达1.1兆瓦，成为当地清洁能源的主要来源；篮球场、村委会等场所的集中式光伏，则通过直流线路直接并网。分布式光伏与用户负荷同时接入电网，一度让段村面临返送电、故障排查困难等问题。
而改变这一局面的，是一座“光储直柔”智能微电网。
“‘光储直柔’分别指光伏、储能、直流配电、柔性交互四项技术，这正是段村微电网的‘新意’所在。”国网汾西县供电公司办公室主任王超介绍，“其中‘光’就是光伏发电，发电既能满足村内用电，还能带来收益，成为村民和村集体的增收渠道之一。”
光伏发电的电用不完怎么办？王超介绍，微电网配置的储能装置可以储存光伏富余电量，当光伏出力不足或处于电网负荷高峰时，这套储能装置就像一块“充电宝”向外输出电量。正是依靠这套储能系统，段村实现了电量就地消纳与削峰填谷，平抑了供需波动。
和常见的交流供电模式不同，段村微电网采用直流配电。与交流供电相比，直流供电形式简单、易于控制、传输效率更高，减少了电能交直流转换过程中的损耗。户用光伏无需配备逆变器，可直接通过直流母线并网，居民也能直接使用直流电能。
直流微电网的“最后一公里”，是柔性交互。系统可根据清洁能源发电情况、电网需求波动等，柔性调节用电需求，让用电与发电实时匹配，推动电能供给由“源随荷动”向“源网荷储协调平衡”转变。
光、储、直、柔四者协同，最终目标是保障可靠用电。站在段村微电网拓扑图前，蓝色区域是交流低压线路，红色区域是直流系统，四个台区、四台储能装置穿插分布。“当大电网或低压侧发生故障时，互联开关可支持台区孤岛运行，快速隔离故障，再通过储能装置释放电量，保障用户正常用电。”王超说。
对电网而言，降损增效的效果最为直观。通过直流电网减少光伏、储能的交直流转换损耗，系统转换效率由传统分布式光伏系统的82%提升至91%。不同台区通过低压互联开关连接，当某一台区出现过载时，柔性互联装置可将过载台区的负荷动态调配至邻近台区，共享变压器容量，解决台区正向、反向过载问题，降低过载引发火灾的风险。
与此同时，通过直流母线汇集光伏电能，经柔性双向变换器实现三相并网，不存在三相不平衡问题；直流侧自我柔性稳压至720伏至750伏，解决了台区交流侧电压越限和闪变问题；以台区为单位集中并网，不存在谐波超标问题。
推行绿色用能，既要算电网的节能账，也要算百姓的经济账、民生账。直流并网省去逆变设备、直流用电省去整流设备，降低了全社会整体投资成本。在偏远农村或山区，光储直柔系统可以提供稳定电力，有效应对恶劣天气带来的用电波动，改善居民生活条件。
王超表示，段村同步实施了煤改电清洁工程，解决了以往燃煤烧柴的问题，预计年减少二氧化碳排放1284吨，相当于节省481吨标准煤。
从“用上绿电”到“用好绿电”，再到“绿电增收”，汾西段村依托“光储直柔”技术的实践，为山区农村探索出一条可借鉴的绿色用能路径。
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