遭遇阴雨天气，对于考察太阳能设施而言略显不便。上海电力学院太阳能研究所赵春江教授自2006年起，在自家住宅构建户用光伏电站，采用全直流微电网搭配储能系统，该套系统已稳定运行近20年。在上海松江的别墅区，澎湃研究所研究员看到了“上海电力大学太阳能研究所实验基地”的标识，其下方设有电动汽车充电箱，屋顶则安装着光伏板。
赵春江教授家门口。 王昀 图
“下雨天就得注意节电，晴天则要多用电，可有时孩子不在家，电用不完就只能弃电。”在这套自建的光伏直流微电网系统支持下，赵春江教授夫妇依据天气和季节变化调整生活方式，近20年下来已成为习惯，就连偶尔照顾孙辈时，也会考虑能源的使用问题。而这种“与自然共生”的切身体会，正是适应和减缓气候变化挑战过程中，最为稀缺且宝贵的意识。
在实验室场景之外，户用光储直柔系统能否走进更多城市居民的生活？赵教授回忆，曾有一次该片区因施工挖断电缆导致停电，邻居们发现他家的电器仍能正常运转，电动车也能充电，都十分羡慕，希望也能安装一套户用系统。经测算，其成本并非高不可攀，还能应对不时之需。如今电动乘用车日益普及，其动力电池作为移动储能单元，进一步拓展了户用光储直柔系统的适用范围。
这与能源分布式发展的趋势相契合，同时也获得了政策鼓励。对于城市管理者而言，如何推动户用光储直柔系统在城乡范围内更广泛、更深入地应用，其必要性、可行性以及具体策略值得探讨。结合在赵春江教授实验室的所见所闻，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，并咨询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，澎湃研究所研究员进行了如下梳理。
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优势在于既能节约资源，又能节省能源。直流小微电网是新型电力系统的重要构成形式。太阳能产生的是直流电，在传统大电网系统中，需先经逆变器转换为交流电，由电网输送至终端用户后，再通过整流器变回直流电使用。而光伏直流小微电网可将太阳能产生的直流电直接供给直流电器使用，或存储在蓄电池中，无需逆变器和整流器等设备，从而避免了两次转换过程中约15%的电能损耗。
赵春江教授的实验室也经历了多次迭代升级。他介绍，目前家里的总功率为8kW，其中4kW用于微电网实验，相当于电网的负载。在下雨天或电力不足时，会使用电网的电，且不向电网送电，这样就不会对电网造成冲击。多余的电力通过空调消耗，否则能量无法释放会导致热量积聚，容易引发故障。新能源汽车的充电柜也整合在这套系统中，“这才是真正的新能源汽车，用的都是自家的太阳能。”赵春江说。家里另外4kW的光伏系统则和普通上网用户一样，用不完的电会并入电网。赵春江表示，自家每三个月会收到国网结算的电费，每次约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，相关设施成本的大幅降低，为其推广提供了更大可能。赵春江的这套系统在刚搭建时，由于技术应用稀缺，成本相对较高。但近20年来，随着中国能源革命的深入推进，可再生能源大规模发展，光伏直流小微电网相关技术已相当成熟。“很多组件价格仅为10年前的10%，这似乎是产业发展的规律。”赵春江举例道，2011年做实验时，锂离子蓄电池每千瓦时价格近万元，2021年降至约1200元，如今仅需300元左右。“按照4kW光伏搭配15kWh储能计算，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/度来算，7年就能收回投资。”赵春江提到，这套设施的使用寿命可达20年以上，其收益远超银行存款利率。
以“光储直柔”为特点的新型建筑电力系统，近年来得到了自上而下的政策支持。2021年国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中明确提及，在住建、能源等部门的规划和方案中也多有体现，并已落实为各地政策。然而，由于民用电价较低，居民楼可搭建光伏的屋顶多为共有产权，居民缺乏自发自用的动力和意愿，且直流配电系统、柔性用电设备等建筑配套不足。因此，此类设施多在电网建设维护困难的偏远海岛和乡村进行示范试点，或应用于公共建筑等，未能在户用层面广泛普及。
实际上，相关产业已酝酿多年，产能亟待内循环消化，并需基于现实需求形成本土创新方案。大约自2018年起，国内多家家电企业已开始推进直流设备和方案研发，赵春江教授实验室使用的空调就是由某知名品牌提供，厂家希望通过实际应用检验其性能。从市场信息来看，中国的光伏、储能和电力电子设备近年来大量出口到欧洲、澳洲及亚非拉等地，户用光储充产业链也在出海全球。尤其在受战争威胁和自然灾害影响的地区，市场曾出现爆发式增长。目前相关产业甚至陷入价格战，部分企业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，从必要性角度来看，新型电力系统的发展是必然趋势。不仅是为了应对极端天气风险，仅从提高城市能源系统效率、降低用户用能成本方面考虑，也应推动户用光储直柔系统进入千家万户。一直以来，民用电价较低，压缩了户用光伏与储能的经济性。但近年来，极端天气事件增多，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，空调负荷占比高达37%；与此同时，电网成本负担沉重，中国电力交易市场化改革也在不断深化。此外，乘用车电池已成为新的移动储能单元，未来的新型建筑有望成为能源生产主体，而非单纯的能源消耗者。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
推广户用光储直柔系统的应用，旨在增强居民应对气候变化的韧性，节约能源和资源，助力相关产业主体更好地消纳新能源产能，基于现实场景需求拓展未来新型建筑的发展路径，进而提高能源系统效率并降低用户用能成本。
那么，城市应如何发力呢？
首先，需在用户端提供针对性补贴，自下而上推动更新，并与V2G等更多场景联动。可再生能源产生的多为直流电，电子设备和家用电器也多使用直流电，运输工具的动力电池同样是直流，直流电的占比将会不断提高；同时，对交流电的需求依然大量存在，需根据具体情况逐步实现替代。“若使用直流微网，很多电器需定制为可直接使用直流电的产品。”长期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，应从当前的园区、楼宇等点状示范，扩展到更多场景。可借助V2G的试点，与充电桩企业在标准等方面开展协同合作。
东京的做法值得借鉴。2011年“3·11”大地震后，日本高度重视建筑可再生能源系统的建设，即便城市电力基础设施在灾难中受损，居民仍能在住宅内维持基本生活，同时还能提高整体能源利用效率，减少对核电的依赖。从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进。这一市场吸引了众多来自中国的参与者。
在既有压力又有补贴的情况下，多种市场机制得以形成。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约85%的补贴，但即便如此，仍有部分居民因自家用电量少，觉得15%的投资不划算而不愿安装。此时，居民可将相应补贴和权益转让给企业，自己只需支付电费，相当于把屋顶租借给企业，从而获得较为优惠的电价。企业则可获得规模效应，即便日后补贴退坡，仍能从中受益。
其次，需对全生命周期进行成本核算，涵盖光伏组件回收等环节，以此作为采购产品和服务的依据。相关设施的使用寿命可达25年以上，在维护方面可参考电动车充电桩的机制。更为重要的是，要让相关厂商、服务商能够将环境成本纳入考量，延长周期，这有助于摆脱追求短期流动性、过度低价内卷的困境，让真正环境友好的技术和设施得以应用。
例如，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）》中，就列举了多种电池技术。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%，总会存在一定消耗。与锂电池相比，钠离子电池路线从长远来看更具可行性，其原料价格低廉、易于获取，对环境友好，低温性能更佳，运行也更安全。但近年来锂矿价格从每吨60万元降至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，而钠离子电池的体积密度仅为锂电池的一半，导致企业更倾向于生产锂电池。“如果锂价格不下降，钠电池会有很好的竞争力。”这实际上是未将环境成本纳入考虑的结果，需要从末端应用层面加以推进。赵教授计划采购10度的钠离子电池，与目前的锂电池并联，以研究未来的应用场景。
最后，用户侧的工作最为关键。基于中国城市的实际情况，楼顶空间通常属于