在自家楼顶利用太阳能发电,赵春江是全中国第一个“吃螃蟹者”。作为一名太阳能技术专家,他这么做不是为了哗众取宠,而是想通过实践,探索适用于家庭的绿色发电模式。
经过7年,他的探索已从“家庭光伏电厂”深入到“光伏微电网”。这将是一个新的能源生态系统。赵春江认为,现在的家电、电源设备、电路,都是为了适应现有供电模式而设计的,而未来的电器,乃至建筑,都将围绕“光伏微电网”的特点来发展。
在松江的一栋别墅里,赵春江正在搭建他的光伏微电网。
对付“毛刺”电
松江的一栋别墅门前,挂着“上海电力学院太阳能研究所实习基地”的牌子,那就是赵春江去年才搬来的新家。这栋别墅的原住户恰好是环保主义者,听说赵春江买房是为了搞绿电研究,还给了他一些优惠。
跟随赵春江爬上楼顶的晒台,记者看到楼顶朝南的一面屋顶斜坡,覆盖上了46平方米的太阳能电池板。这次,他选用了单晶硅的太阳能光伏发电板,比在山花路所建电站的多晶硅光伏发电板效率更高,达到16%。这个屋顶的发电功率有3.7千瓦,从去年6月运行至今,已发电3800多度。
顶楼的一间小阁楼,是“光伏微电网”的总控室,在这里记者看到了它与“家庭光伏电厂”的区别:除了一个将太阳能所发的直流电转换为交流电的逆变器、电表和空气开关外,还多了超级电容、锂离子蓄电池,以及一个小风扇。这主要为了对付“毛刺”电。
何为“毛刺”电?赵春江让记者注意逆变器上的实时发电功率读数:784瓦、761瓦、1494瓦……几乎每秒读数都在不断变化,且上下波动可达一倍。“如果有成千上万个家庭光伏系统接入大电网,这样的功率变化,是大电网无法承受的。”他解释,如果用精密仪器记录,还可发现更短时间内的功率变化——它们就像毛刺一样,这种“毛刺”电影响了供电质量。
超级电容、蓄电池等就是用来去“毛刺”的,就好像河流的蓄水池,水丰浪大时储蓄起一部分,当枯水时再放出一些,使整体水流趋于平稳。
不过,目前这些设备还没联上网,因为它们还需要一套软件来控制。赵春江身边有一位博士相助,专门搞这方面的研究。他说,这套控制软件编写难度很高,因为它对灵敏度要求极高,“毛刺”电往往一秒内就会冒出好几次,电容、电池一定得及时反应才行。目前世界上仅日本开发出一套,但功能尚不完备,且要价几百万日元,于是他决定自己开发。现在,赵春江先想了个“土办法”——在微电网上接了个小风扇。一旦“毛刺”电出现,小风扇就会转几圈,消耗掉过高的功率。“它不转对我生活无碍,它转了通风更好。”他认为,今后的微电网中少不了这么一个有用的“小角色”。
新生态新挑战
7年前尝试个人在家建立太阳能发电系统,赵春江的想法比较简单:呼吁再多,也要有人动手实践,我就来试一下。这些年,他也碰到了许许多多问题:邻里不理解、发电成本高、送电入网还倒贴电费……
这些问题也促使了他不断思考:楼宇、小区建太阳能发电系统,该采取怎样的模式来分摊成本、共享收益?几年的回收投资周期老百姓较能接受?
当然,他的行动也推动了一些现有供电体制的改变。曾有供电局的人找上门,与他商量收购太阳能所发电能的价格。“当时他们提出两个价格依据,一是国家发改委2011年1594号文件定出的每度电1元的价格,另一个则是可再生能源上网补贴价,是在原电价上加上0.35元到0.45元。”他说自己并不在意这笔钱,但如果真收到,将有标志性意义。
不过,这些年他思考最深入的,却是将认识从“家庭光伏电厂”向“光伏微电网”转变。他解释,靠国家电网供电,已经形成一种稳定的电力生态系统,各种建筑设计、室内装潢,乃至电器设备的设计,都围绕这种供电方式来展开。而“光伏微电网”却可能需要形成一种新的电力生态。
他举例,太阳能光伏发电板如何与建筑一体化设计,使之更实用、美观,这需要建筑设计院、建材企业一起参与;室内电路铺设时,可否考虑分两种电路,一种为电脑、电视机等供电,因为电压变化会影响它们的正常使用,另一种为电饭煲、冰箱等对电压不敏感的电器供电;微电网总控装置能否做成如一个热水器大小的箱子,成为家庭摆设中和谐的一员……
“未来,或许我们的家电设备都可能重新设计,使它能够适应‘光伏微电网’不太稳定的电能。”赵春江说,这或许需要过10年甚至更长时间,因为即使上海存在50万个家用光伏系统,对现有电网也不会有影响。“超过100万户,影响才会开始。”他希望自己的研究能为未来的那一刻,提供更多科研依据,为社会平稳过渡到能源新生态,作一些贡献。