基于分布式離網(wǎng)型微電網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建路徑與鄉(xiāng)村應(yīng)用實(shí)踐——清華大學(xué)張羅平研究員的務(wù)實(shí)方案

■王國(guó)燦

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與國(guó)家安全戰(zhàn)略深度融合的背景下，傳統(tǒng)集中式電網(wǎng)依賴(lài)高壓輸電線路的模式，正面臨極端氣候、地緣沖突等多重風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。清華大學(xué)張羅平研究員立足我國(guó)能源稟賦與鄉(xiāng)村發(fā)展需求，提出一套以分布式離網(wǎng)型微電網(wǎng)為核心、數(shù)智化整合為紐帶的能源互聯(lián)網(wǎng)務(wù)實(shí)方案，為破解能源安全難題、推動(dòng)鄉(xiāng)村能源革命提供了全新思路，尤其為民宿等鄉(xiāng)村新業(yè)態(tài)的能源自給自足與并網(wǎng)協(xié)同開(kāi)辟了可行路徑。

一、分布式微電網(wǎng)：鄉(xiāng)村能源自給自足的核心單元

清華大學(xué)張羅平研究員方案的核心邏輯，在于將能源生產(chǎn)與消費(fèi)場(chǎng)景下沉至最小單元，以民宿為典型載體構(gòu)建可獨(dú)立運(yùn)行的分布式離網(wǎng)型微電網(wǎng)系統(tǒng)。該方案針對(duì)鄉(xiāng)村民宿的建筑特征與用電需求，提出了精準(zhǔn)的硬件配置標(biāo)準(zhǔn)：以光伏板為核心的能源發(fā)電設(shè)備，按每50平方米光伏板對(duì)應(yīng)10千瓦發(fā)電資源的配比計(jì)算，200平方米光伏板可實(shí)現(xiàn)40千瓦的裝機(jī)容量。這一配置并非憑空設(shè)定，而是基于我國(guó)大部分地區(qū)的年日照時(shí)長(zhǎng)與光伏轉(zhuǎn)換效率計(jì)算得出——在此硬件基礎(chǔ)上，單個(gè)民宿分布式離網(wǎng)型微電網(wǎng)的年發(fā)電量可穩(wěn)定落在1萬(wàn)至5萬(wàn)度區(qū)間，完全覆蓋民宿日常生活中的照明、空調(diào)、家電、熱水供應(yīng)等用電需求，完全有能力擺脫對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的單一依賴(lài)。在已經(jīng)具備國(guó)家電網(wǎng)接入條件的鄉(xiāng)村民宿，能夠完成用清潔能源降低國(guó)家電網(wǎng)的供電壓力，促進(jìn)鄉(xiāng)村早日實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

更具創(chuàng)新性的是，方案引入具備V2H（Vehicle-to-Home，車(chē)輛到家庭）功能的電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)電載體，電動(dòng)汽車(chē)具備儲(chǔ)電功能，是“可移動(dòng)的儲(chǔ)能單元”。通過(guò)應(yīng)用共享數(shù)智電源新產(chǎn)品，把電動(dòng)汽車(chē)與民宿220伏電源總線接通，實(shí)現(xiàn)“車(chē)-屋”電源雙向流動(dòng)：當(dāng)光伏發(fā)電量充足時(shí)，多余電能可存儲(chǔ)至電動(dòng)汽車(chē)的電池中；當(dāng)夜間或陰天光伏出力不足時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)電池可反過(guò)來(lái)向民宿供電，充分利用光伏發(fā)電產(chǎn)生的全部能量。這種“光伏+V2H電動(dòng)車(chē)”的組合模式，不僅提升了離網(wǎng)型微電網(wǎng)對(duì)清潔能源的利用效率，更具備了完全離網(wǎng)運(yùn)行的能力，即使在傳統(tǒng)電網(wǎng)供電中斷的情況下，也能保障民宿的基本能源供應(yīng)，為鄉(xiāng)村能源過(guò)渡到完全的清潔能源體系，用這種清潔能源創(chuàng)新開(kāi)辟一條新路。

二、數(shù)智化整合：從“微電網(wǎng)”到“大電網(wǎng)”的關(guān)鍵跨越

單個(gè)民宿離網(wǎng)型微電網(wǎng)的價(jià)值是有限的。清華大學(xué)張羅平研究員方案的核心突破，在于通過(guò)數(shù)智化技術(shù)實(shí)現(xiàn)千千萬(wàn)萬(wàn)的離網(wǎng)型微電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同整合，以能源互聯(lián)網(wǎng)的方式，構(gòu)建脫離高壓輸電線路的新型電力系統(tǒng)架構(gòu)。方案明確提出，依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)分散在不同區(qū)域、不同場(chǎng)景的離網(wǎng)型微電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)度與能量?jī)?yōu)化：一方面，大數(shù)據(jù)平臺(tái)可實(shí)時(shí)采集各離網(wǎng)型微電網(wǎng)的發(fā)電功率、儲(chǔ)能狀態(tài)、用電負(fù)荷等數(shù)據(jù)，通過(guò)算法預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)（比如，一個(gè)村莊）的能源供需變化，引導(dǎo)離網(wǎng)型微電網(wǎng)向村里的配電網(wǎng)輸送電能，實(shí)現(xiàn)村域內(nèi)能源的就地平衡；另一方面，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議與接口設(shè)計(jì)，確保不同品牌、不同類(lèi)型的離網(wǎng)型微電網(wǎng)設(shè)備可互聯(lián)互通，打破“能源孤島”效應(yīng)，在村里面小范圍形成統(tǒng)一的能源調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，保證村一級(jí)配電網(wǎng)中的清潔能源自產(chǎn)自銷(xiāo)。

從規(guī)模效應(yīng)來(lái)看，這種新型能源互聯(lián)網(wǎng)的潛力巨大。根據(jù)清華大學(xué)張羅平研究員的測(cè)算，當(dāng)千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)民宿離網(wǎng)型微電網(wǎng)通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整合后，其總發(fā)電容量在全國(guó)范圍可支撐每年超10萬(wàn)億度電的消費(fèi)——這一規(guī)模相當(dāng)于我國(guó)當(dāng)前的全社會(huì)用電量，這個(gè)技術(shù)的潛在威力，相當(dāng)于利用清潔能源發(fā)電為我們國(guó)家再造了一個(gè)大電網(wǎng)。

與傳統(tǒng)集中式電網(wǎng)相比，“去中心化”的能源互聯(lián)網(wǎng)模式具有顯著優(yōu)勢(shì)：它無(wú)需依賴(lài)大規(guī)模的高壓輸電線路，既降低了電網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)的成本，又規(guī)避了高壓線路易受戰(zhàn)爭(zhēng)、自然災(zāi)害破壞的風(fēng)險(xiǎn)，從結(jié)構(gòu)上利用清潔能源提升了國(guó)家能源系統(tǒng)的抗干擾能力與韌性。

三、鄉(xiāng)村場(chǎng)景的實(shí)踐價(jià)值與能源安全的戰(zhàn)略意義

對(duì)于鄉(xiāng)村地區(qū)而言，清華大學(xué)張羅平研究員的方案很容易實(shí)施。鄉(xiāng)村民宿作為鄉(xiāng)村旅游與鄉(xiāng)村振興的重要載體，其能源供應(yīng)一直面臨“電網(wǎng)接入成本高、供電穩(wěn)定性不足”的痛點(diǎn)。該方案通過(guò)“光伏+V2H電動(dòng)車(chē)”的離網(wǎng)型微電網(wǎng)模式，不僅為民宿提供了低成本、高可靠的能源解決方案，又帶動(dòng)鄉(xiāng)村光伏產(chǎn)業(yè)、新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成“能源生產(chǎn)-消費(fèi)-就業(yè)”的良性循環(huán)。例如，在偏遠(yuǎn)山區(qū)或旅游景區(qū)，民宿采用該方案后可實(shí)現(xiàn)能源自給，用電免費(fèi)，無(wú)需額外建設(shè)高壓輸電線路，既保護(hù)了鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境，又降低了基礎(chǔ)設(shè)施投入，符合鄉(xiāng)村綠色發(fā)展的理念。

從國(guó)家能源安全戰(zhàn)略層面來(lái)看，該方案的意義更為深遠(yuǎn)。在當(dāng)前復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)下，傳統(tǒng)集中式電網(wǎng)的高壓輸電線路一旦遭受戰(zhàn)爭(zhēng)或惡意破壞，將導(dǎo)致大面積停電，嚴(yán)重影響社會(huì)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而清華大學(xué)張羅平研究員提出的能源互聯(lián)網(wǎng)模式，以分散的離網(wǎng)型微電網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)智化整合實(shí)現(xiàn)了清潔能源“分布式供電”體系，即使部分離網(wǎng)型微電網(wǎng)受損，其他離網(wǎng)型微電網(wǎng)仍可正常運(yùn)行，不會(huì)引發(fā)系統(tǒng)性的電網(wǎng)崩潰。這種“去中心化”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為我國(guó)電網(wǎng)抵御戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)提供了堅(jiān)實(shí)可行的技術(shù)路徑，利用清潔能源實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村振興，完成了碳中和任務(wù)，這是保障國(guó)家能源安全的全新方向。

四、結(jié)語(yǔ)

清華大學(xué)張羅平研究員提出的能源互聯(lián)網(wǎng)務(wù)實(shí)方案，以分布式離網(wǎng)型微電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以數(shù)智化整合為紐帶，以鄉(xiāng)村民宿為典型應(yīng)用場(chǎng)景，既解決了鄉(xiāng)村清潔能源供應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，又為國(guó)家能源安全提供了全新的技術(shù)路徑。該方案不僅具備極強(qiáng)的落地性與可操作性，更契合我國(guó)“雙碳”目標(biāo)與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的要求，為能源互聯(lián)網(wǎng)在鄉(xiāng)村地區(qū)的推廣應(yīng)用提供了范本。

未來(lái)，隨著光伏技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、納米碳電池、大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，這一方案有望在更廣泛的場(chǎng)景中落地實(shí)踐，推動(dòng)我國(guó)能源系統(tǒng)向更安全、更高效、更綠色的方向轉(zhuǎn)型，為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)中國(guó)智慧與中國(guó)方案。

（本文作者：王國(guó)燦系浙江省創(chuàng)造學(xué)研究會(huì)藝術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)業(yè)委員會(huì)首席顧問(wèn)，資深媒體人、文化戰(zhàn)略觀察者）