赶上阴雨天，似乎很不巧。毕竟这次要看的是太阳能设施。上海电力学院太阳能研究所赵春江教授自2006年起在自家建了户用光伏电站，以全直流微电网配合储能系统，这套系统前后运转近20年。来到上海松江的别墅区，澎湃研究所研究员望见一块“上海电力大学太阳能研究所实验基地”的牌子，下方是电动汽车充电箱，光伏板则建在屋顶。
赵春江教授家门口。 王昀 图
“今天下雨，就要注意节电。晴天要多用电，但有时小孩不在家，用不掉那么多，就要弃电。”在这套自建的光伏直流微电网系统之下，赵春江教授夫妇依据天气和季节转换，调节自己的生活方式，近20年下来已成习惯——偶尔照顾孙辈，也要考虑能源如何使用。而要适应和减缓气候变化挑战，这种“与自然共生”的切身意识，恰是最为稀缺和可贵的。
在实验室场景之外，户用光储直柔系统能否进入更多城市居民生活？赵教授提到，有一回该片区因施工不慎挖断电缆而停电，邻居发现他家电器照常运转，电动车也能充电，十分羡慕，希望能装一套户用系统。成本算下来并非遥不可及，还可应对不时之需。当下电动乘用车普及，其动力电池作为移动储能单元，户用光储直柔的适用性更是大大拓展。
这正符合能源分布式发展的趋势，也受到政策鼓励。对城市管理者而言，要让户用光储直柔系统更为广泛和深入地向城乡系统推进，有怎样的必要性和可行性，具体又当采用怎样的策略？结合在赵春江教授实验室的见闻，以及此前对中国光伏电站的了解、上海社区光储直柔项目的考察等，并请教华北大学电气与电子工程学院副教授郑华，查阅相关产业信息和技术资料，澎湃研究所研究员做出以下梳理。
推行户用光储直柔系统，恰逢其时
首先，户用光储直柔系统最直接的好处，是既能节省资源，也能节省能源。直流小微电网正是新型电力系统的重要形式。太阳能所发的是直流电，在大的电网系统中，要先由逆变器转换成交流电，由电网输送到终端用户，再通过整流器变成直流电使用。而光伏直流小微电网，则将太阳能发出的直流电直接用于直流电器，或存储在蓄电池中，这无需逆变器和整流器的设施，更能免于两次转换中约15%的电能损耗。
赵春江教授的实验室也经过迭代。他介绍，当下家里的总功率是8kW。4kW用于微电网做实验，相当于电网的负载，下雨天或电力不够时，使用电网的电，而不往电网送电。这就不会冲击电网。多余的电靠空调消纳。否则能量无法消耗，导致热量累积，易引发故障。而新能源汽车的充电柜就在这套系统之中。“这是真正的新能源汽车，用的都是自己的太阳能。”赵春江说。家里另外4kW，和一般上网用户一样，电用不完就会上网。赵春江表示，自家还会收到国网付来的电费，每三个月结一次账，每次300多元。
赵教授家屋顶的光伏板，经过数次加建，各不相同。雨水冲刷是自然清洁。王昀 图
赵春江介绍，2011年装的光伏板可以防水；而2006年的光伏板不防水，又加了防水层。 王昀 图
其次，相应设施成本大大降低，令其推广具备更大可行性。如果说，赵春江的这套系统刚搭建时，相应技术应用还因稀缺而昂贵，那么近20年来，随着中国能源革命向纵深跃进，可再生能源大规模发展，光伏直流小微电网相关技术当下已非常成熟。“很多组件价格仅为10年前的10%，似乎是产业发展的规律。”赵春江举例，2011年做实验询价时，锂离子蓄电池每千瓦时要近万元，2021年降至1200元左右，而当下只需300元。“按照4kW光伏配合15kWh的储能，总投资在2.5万元-2.8万元。以上海地区每年供电4000度、平均电价0.8元/度计算，投资可在7年收回。”赵春江提到，这套设施可用20年以上，其收益远超银行存款利率。
而以“光储直柔”为特征的新型建筑电力系统，近年来自上而下得到政策支持。2021年国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》对其明确提及，在住建、能源等部门的规划和方案中多有体现，也落实为各地政策。不过，由于民用电定价较便宜，可搭建光伏的居民楼屋顶为共有产权，居民缺乏自发自用的动力和意愿，而直流配电系统、柔性用电设备等建筑配套也不足。因此，此类设施多在电网建设维护不易的偏远海岛和乡村进行示范和试点，或用于公共建筑等，未能广泛普及到户用层面。
实际上，相关产业酝酿已久，其产能正需内循环消化，并基于现实需求形成本土创新方案。大约自2018年起，中国若干家电企业已在推进直流设备和方案——赵春江教授实验室所用的空调，即由某知名品牌提供，厂家希望在应用中检验其性能。查阅市场信息也可见，中国的光伏、储能和电力电子设备，近年大量出口至欧洲、澳洲及亚非拉等地，户用光储充产业链也在出海全球。尤其在受到战争威胁和自然灾害影响的地区，市场曾爆发增长。当下相关产业甚至陷入价格战之中，为保证短期流动性几乎亏本销售。
赵春江教授自己连接的元器件。可视化的信息，对用户非常重要。 王昀 图
最后，在必要性方面，新型电力系统的发展始终是大的趋势。不光是应对极端天气风险，仅从提升城市能源系统效率、降低用户用能成本的角度，也应推动其进入千家万户。一直以来，民用电价较低，也压缩了户用光伏与储能的经济性。而近年的现实情况是，极端天气增加，全国居民电费普遍上涨，如2025年7月，华东电网负荷达4.22亿千瓦，空调负荷在其中占比极高，达到37%；与之对应，电网成本负担沉重，中国电力交易市场化改革也正在深化之中。另外，乘用车电池已是新的移动储能单元，未来的新型建筑可以是能源生产主体，而非仅在其中消耗能源。这些都是潜在的技术增长点。
策略方向：政策促更新，进行成本核算，形成运作机制
推进户用光储直柔系统的应用，是要增强居民应对气候变化的韧性，节约能源和资源，令相关产业主体更好地消纳新能源的产能，基于现实场景需求去拓展未来新型建筑的发展路径，进而提升能源系统效率和降低用户用能成本。
那么，城市可以如何着力呢？
首先，需在用户端提供针对性补贴，自下而上促动更新，并与V2G等更多场景联动。可再生能源所发的多是直流电，电子设备和家用电器所用的多为直流，运输工具的动力电池也是直流，直流电占比会提高；对交流电的需求仍大量存在，需根据具体情形考量，逐步形成替代。“如果使用直流微网，很多电器要定制为能直接用直流电的。”长年关注微电网的华北电力大学副教授郑华表示。能源流的变革是系统性的。配套设施需形成规模，应从当下园区、楼宇等点状示范，延伸到更多场景。可借助V2G的试点，与充电桩企业在标准等方面协同。
可参照的对象是东京。其大的背景是，2011年“3·11”大地震之后，日本格外重视建筑的可再生能源系统，即便城市电力基础设施在灾难中损毁，居民仍能在住宅中维系生活，同时更能提高其整体能源利用效率，减少依赖核电。2025年4月起，日本东京都所有新建独立住宅（北向除外）将强制要求安装光伏发电系统，并提供可观的补贴。其他城市也在积极推动。这个市场吸引了大量来自中国的参与者。
既有压力也有补贴，很多市场机制也在其中形成。赵春江教授介绍，东京为初装屋顶光伏电站和储能系统的居民提供大约85%的补贴，但即使如此，还有居民不愿安装——比如自家用电量太少，哪怕只有15%投资仍不划算。此时，居民可将相应补贴和权益转让给企业，自己则支付电费，相当于把屋顶租借出去，获得较为优惠的电价。而企业则得到规模效应，日后即便补贴退坡，仍可从中获益。
其次，需要针对全生命周期进行成本核算，包括光伏组件回收等，作为采购产品和服务的依据。相应设施可使用25年以上，这方面同样可参照电动车充电桩的维护机制。更重要的一点是，让相关厂商、服务商能够把环境成本计入，将周期拉长，有利于摆脱追求短期流动性、过度低价内卷的局面，也让真正环境友好的技术和设施能够得到应用。
比如，上海1月出台的《上海市新型储能示范引领创新发展工作方案（2025—2030年）》，就列举了诸多电池技术。而赵春江教授提到，即便锂可以回收再利用，回收率也无法达到100%，总会不断消耗。而相比锂电池，钠离子电池的路线从长远更为可行，其原料便宜可得，对环境友好，低温性能更好，运行也更为安全。但锂矿价格近年从每吨60万元降到6万元，算上提炼提纯等过程，其成本与钠离子电池相差无几。而钠离子电池体积密度只有锂电池一半。如此，企业会更倾向选择生产锂电池。“如果锂价格不下降，钠有很好的竞争力。”这实际正是没有将环境成本考虑进去的结果。需要从末端应用层面去推进。他计划，采购10度的钠离子电池，和目前的锂电池并联，研究未来的应用场景。
最后，用户侧的工作最为关键。基于中国城市的现实情况，楼顶空间往往对应公共产权，需要通过业主大会等，明确与光储直柔设施对应的责权利，形成稳定的运作机制。这方面，如居民楼加装电梯、社区安装共享充电桩等，上海基层社区已有很多经验。具体到光储直柔设施，上海也有社区在持续运转，围绕技术、成本、收益、维护和定价等，社区相关主体积累了更为丰富的认知。总而言之，让人获得对天气、物候的感知，具备应对气候变化的自觉，正是具体工作应当致力的方向。