重慶機電職業(yè)技術大學學子研發(fā)光儲充換一體系統(tǒng) 賦能鄉(xiāng)村振興新圖景

在鄉(xiāng)村振興與 “雙碳” 戰(zhàn)略的雙重背景下，重慶機電職業(yè)技術大學四名學生組成的科研團隊，歷時兩年攻關，成功研發(fā)出適用于農(nóng)村電網(wǎng)的 “光儲充換一體系統(tǒng)”。該系統(tǒng)通過技術創(chuàng)新破解農(nóng)村低電壓、高線損、光伏消納難等痛點，在重慶大足寶頂鎮(zhèn)試點中成效顯著，為農(nóng)村能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了可復制的 “機電方案”。

瞄準農(nóng)村用電難題 創(chuàng)新技術架構(gòu)破局

我國農(nóng)村電網(wǎng)長期面臨供電半徑長、季節(jié)性負荷波動大、三相不平衡等問題，導致末端電壓不穩(wěn)定（部分區(qū)域低至 100V 以下）、線損率高達 40%，分布式光伏并網(wǎng)更引發(fā)過電壓風險。針對這一現(xiàn)狀，團隊提出 “光伏發(fā)電儲能 - 智能動態(tài)調(diào)控 - 共享電池服務” 三位一體技術架構(gòu)，打造基于 48V 安全電壓的一體化系統(tǒng)。
系統(tǒng)核心技術亮點突出：一是采用低壓并聯(lián)光伏技術（<60V），集成雙向逆變模塊與模糊 PID 控制算法，實現(xiàn) 20ms 級快速響應，將電壓波動穩(wěn)定在 210-230V 區(qū)間，解決了傳統(tǒng)農(nóng)網(wǎng)電壓驟升驟降問題；二是構(gòu)建 “云 - 邊 - 端” 協(xié)同管理平臺，通過物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測電池狀態(tài)，動態(tài)優(yōu)化充放電策略，實現(xiàn)光伏就地消納與儲能調(diào)峰；三是創(chuàng)新?lián)Q電模式，統(tǒng)一規(guī)格電池包支持農(nóng)機、電動車等設備快速換電，3 分鐘內(nèi)完成補能，破解農(nóng)村充電基礎設施不足難題。

試點成效顯著 經(jīng)濟效益與環(huán)境效益雙豐收

在重慶大足寶頂鎮(zhèn)試點中，該系統(tǒng)展現(xiàn)出強勁的技術經(jīng)濟性：臺區(qū)線損率從 18% 降至 13%，光伏消納率提升至 85%，單戶年電費支出減少 15%；設備投資回收期 4-6 年（含光伏補貼），年減碳量達 12 噸，既為農(nóng)戶節(jié)省用電成本，又助力農(nóng)村綠色低碳發(fā)展。
值得關注的是，系統(tǒng)通過容性無功就地補償技術，將功率因數(shù)從 0.68 提升至 0.96，減少了無功電流引起的線損；針對三相不平衡問題，智能負載均衡系統(tǒng)將不平衡度控制在 2% 以內(nèi)，有效提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。此外，系統(tǒng)支持離網(wǎng)應急供電，在電網(wǎng)停電時可維持 5kW 負載持續(xù)供電 4-5 小時，保障農(nóng)戶基本用電需求。

產(chǎn)學研深度融合 打造鄉(xiāng)村振興 “電力引擎”

該項目是學校深化產(chǎn)教融合、服務地方經(jīng)濟的典型成果。團隊負責人李雪琳表示：“我們深入農(nóng)村調(diào)研發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)電網(wǎng)改造方案成本高、周期長，而農(nóng)戶對安全、便捷的用電需求迫切。因此，我們聚焦低壓化、智能化、共享化設計，讓技術真正落地生根。”
除技術創(chuàng)新外，團隊還注重成果轉(zhuǎn)化的實用性：光伏板采用可調(diào)節(jié)角度支架，適應農(nóng)村復雜光照環(huán)境，轉(zhuǎn)換效率達 23.1%；儲能電池選用 48V 三元鋰電池，支持 2000 次循環(huán)充放電，兼顧安全性與經(jīng)濟性；通過 APP 實現(xiàn)電池狀態(tài)實時監(jiān)控、換電預約等功能，提升用戶體驗。

展望：從 “試點” 到 “推廣” 繪就農(nóng)網(wǎng)升級新藍圖

目前，該系統(tǒng)已獲得國家實用新型專利，正在申請發(fā)明專利。團隊計劃進一步優(yōu)化復雜環(huán)境適應性，針對山區(qū)、多陰雨地區(qū)開展技術迭代，并聯(lián)合地方電力企業(yè)擴大試點范圍。
“這不僅是一項技術成果，更是高校服務鄉(xiāng)村振興的生動實踐。” 學校相關負責人表示，未來將依托該系統(tǒng)構(gòu)建 “農(nóng)村能源互聯(lián)網(wǎng)”，推動光伏、儲能、充電、換電一體化應用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、鄉(xiāng)村生活提供綠色、智能的電力保障，助力實現(xiàn) “雙碳” 目標與鄉(xiāng)村振興的同頻共振。
隨著光儲充換一體系統(tǒng)的推廣應用，一幅 “發(fā)電就地消納、用電智能穩(wěn)定、能源綠色共享” 的農(nóng)村能源新圖景正徐徐展開，為全國農(nóng)村電網(wǎng)改造提供了可復制、可推廣的 “重慶經(jīng)驗”。