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“双碳”带来农村能源转型新思路 开发屋顶光伏正当时

2022-06-02 08:33来源:中国能源报作者:朱妍关键词:能源转型屋顶光伏村级光伏电站收藏点赞

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中共中央办公厅、国务院办公厅近日印发了《乡村建设行动实施方案》,提出“实施乡村清洁能源建设工作”。发展太阳能、风能、水能、地热能、生物质能等清洁能源,在条件适宜地区探索建设多能互补的分布式低碳综合能源网络。

广大农村地区可开发的光伏、风电等资源丰富,为实现清洁能源供给、生态环境治理、农民生活水平改善提供了支撑。这些资源究竟有多少?怎么有效利用?经过大量调研与实践验证,中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿向记者阐述了他的建议。

农村有发展新能源的空间优势

“我们组织过两次大规模调研,对农村真实用能情况摸底发现,散煤目前仍占据最大比重,加上柴油等使用,不仅造成大气、固废污染,影响着居民健康,还产生大量的直接碳排放。另有秸秆还田、堆肥等,带来非二氧化碳温室气体排放。”江亿直指农村用能面临的主要问题。

对此,国家已出台多项措施。“诸如清洁取暖改造、农村光伏扶贫、农网扩容改造等工程,纷纷拿出真金白银的支持,动辄上千亿元补贴。”江亿充分肯定其效果,同时也看到可持续性不足的隐患。“补贴普惠程度待提升,进一步推广难免会加重财政压力。有没有更好的办法一下子抓住‘牛鼻子’,从根本上解决问题?”

在江亿看来,国家提出“双碳”战略,正是为解决农村能源问题带来了新启发、新途径。“构建以新能源为主体的新型电力系统,光伏发电、风电等项目开发最需要空间资源,农村地区恰恰有着特别大的优势。通过高分卫星图加人工智能等方式,我们一个村、一个村摸底,全面分析了全国农村屋顶状况。为了验证数据可靠性,又选取重点地区现场考察测试。经统计识别,我国农村区域各类屋顶面积共有273亿平方米。”

这些屋顶为农村发展光伏带来机遇。江亿称,以目前户均可安装屋顶光伏20-40千瓦计算,农村地区实际可利用的屋顶总安装量达19.7亿千瓦,预测年发电量接近3万亿千瓦时。“对照2019年全社会用电量7.2万亿多千瓦时,3万亿千瓦时已超过1/3的量。而现在,农村一年的生活用电量约3500亿千瓦时,农牧林业生产不到2000亿千瓦时,即便是全面推行电气化,包括生活、生产和交通用能全部电气化,屋顶光伏也可满足老百姓需求。”

农村用电特点更适宜光伏消纳

事实上,难的不是安装环节,而在于真正有效利用。

“光伏发电受到天气影响,能不能实现荷随源变、有效消纳?”江亿坦言,当前大多数地方采用租赁模式,即企业租用屋顶、手握电站产权,收发两条线,电量全额上网。“即便装了光伏,老百姓还是从电网买电,跟过去没有区别。其实农村用电特点更适宜光伏消纳,最好的方式是优先自发自用。”

江亿表示,农村地区有着大量柔性负载,可通过有序管理挖掘其消纳优势。实现全面电气化后,拖拉机、插秧机等农业机械,既是用电设备也可作为蓄能装置。“在农村,很多农机设备并非天天用,一年用1-2个季节,使用频率比私家车还低,也不像工厂设备一刻不能停。若能开发出标准模块化的换电模式,一家配备两三组电池,用于各类农机设备。哪台设备需要,直接把电池装上去就行,这样便能实现需求侧响应。不用时则可以作为家中的储能单元。”

“优先自用”也是上述方式与整县推进光伏的最大区别,通过蓄能和需求响应模式进行调蓄,富裕电量再上网,让农村成为单向送电系统。“简单来说,就是依托农村直流微网,充分利用各类闲置屋顶,接收家家户户的富裕电量,储存之后上网调蓄。”江亿解释,一户有光伏,配上3-5千瓦时蓄电池,自用电量足以解决。进而再满足村里的公共用电、大型农机充电、农业和农副产品生产用电等。“多余电量经储存调节后,在与电网约定好的时段上网,或根据电网调度要求上网。通过村级网调蓄,还可以在目前农网变压器容量下,利用配电容量送电上网,确保不超载。一个个村就像是小型发电厂,输出也不再是以往不稳定的电量,而是优质电力。”

初始投资可承受,盈利可持续

对于用户最关心的费用问题,江亿及团队也做了充分验证。“屋顶光伏是初投资最低的光伏发电形式。”他表示,光伏器件仅占集中光电系统总投资的35%-45%,其余为各类组件。而在屋顶安装支架等装置的成本最低,清扫等日常维护由房主自行解决,使用综合成本相应降低。

江亿算了一笔账:户均屋顶光伏、直流微网等成本在6万元-8万元。光伏电站产权归房主,户内投资可通过低息贷款解决。将来在满足自用的基础上,按照年输出电量15000千瓦时/户、度电0.5元来算,年收入约8000元/户,10年左右可还本付息。“村级公共设施的投资约200万元-400万元/百户。而村级微网需要集体投资和国家财政支持建设。初投资可以从农网扩容改造、清洁取暖改造等多项专项工程里面出,上网发电收入支撑后期运维管理,做好了产生盈余也不难。目前,该模式已准备在山西芮城全县500个村庄逐步推广。”

“农村还有丰富的生物质资源,总量折合达6亿吨标准煤。”江亿表示,这些宝贵的零碳燃料迟迟没有有效开发,主要原因是过于强调优先自用了。只有充分市场化,也就是作为商品能源,其价值才能体现出来,比如将玉米秸、果蔬枝条等压缩成小颗粒,性能接近木炭,市场价格约1000元/吨;麦秸、稻草可以压制成大块,作为锅炉燃料市价在500元-700元/吨。“没有形成生物质能源市场,才没能把这条挣钱的路给农民趟出来。简单在柴灶里烧柴,资源利用率只有10%-15%,经过加工利用,综合利用率可提高到40%以上,相当于1斤柴禾当作2斤、3斤使用。生物质资源加工的主要成本是电费,屋顶光伏可以提供充足廉价的电力。以屋顶光伏为基础的农村新型能源系统,在替代散煤、柴油等化石能源的同时,置换出生物质能源,可以说一举多得。”

原标题:中国工程院院士江亿:“双碳”战略为农村能源转型带来新思路
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