中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳近日印發(fā)了《鄉村建設行動(dòng)實(shí)施方案》，提出“實(shí)施鄉村清潔能源建設工作”。發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、地熱能、生物質(zhì)能等清潔能源，在條件適宜地區探索建設多能互補的分布式低碳綜合能源網(wǎng)絡(luò )。
廣大農村地區可開(kāi)發(fā)的光伏、風(fēng)電等資源豐富，為實(shí)現清潔能源供給、生態(tài)環(huán)境治理、農民生活水平改善提供了支撐。這些資源究竟有多少?怎么有效利用?經(jīng)過(guò)大量調研與實(shí)踐驗證，中國工程院院士、清華大學(xué)建筑節能研究中心主任江億向記者闡述了他的建議。
農村有發(fā)展新能源的空間優(yōu)勢
“我們組織過(guò)兩次大規模調研，對農村真實(shí)用能情況摸底發(fā)現，散煤目前仍占據最大比重，加上柴油等使用，不僅造成大氣、固廢污染，影響著(zhù)居民健康，還產(chǎn)生大量的直接碳排放。另有秸稈還田、堆肥等，帶來(lái)非二氧化碳溫室氣體排放。”江億直指農村用能面臨的主要問(wèn)題。
對此，國家已出臺多項措施。“諸如清潔取暖改造、農村光伏扶貧、農網(wǎng)擴容改造等工程，紛紛拿出真金白銀的支持，動(dòng)輒上千億元補貼。”江億充分肯定其效果，同時(shí)也看到可持續性不足的隱患。“補貼普惠程度待提升，進(jìn)一步推廣難免會(huì )加重財政壓力。有沒(méi)有更好的辦法一下子抓住‘牛鼻子’，從根本上解決問(wèn)題?”
在江億看來(lái)，國家提出“雙碳”戰略，正是為解決農村能源問(wèn)題帶來(lái)了新啟發(fā)、新途徑。“構建以新能源為主體的新型電力系統，光伏發(fā)電、風(fēng)電等項目開(kāi)發(fā)最需要空間資源，農村地區恰恰有著(zhù)特別大的優(yōu)勢。通過(guò)高分衛星圖加人工智能等方式，我們一個(gè)村、一個(gè)村摸底，全面分析了全國農村屋頂狀況。為了驗證數據可靠性，又選取重點(diǎn)地區現場(chǎng)考察測試。經(jīng)統計識別，我國農村區域各類(lèi)屋頂面積共有273億平方米。”
這些屋頂為農村發(fā)展光伏帶來(lái)機遇。江億稱(chēng)，以目前戶(hù)均可安裝屋頂光伏20-40千瓦計算，農村地區實(shí)際可利用的屋頂總安裝量達19.7億千瓦，預測年發(fā)電量接近3萬(wàn)億千瓦時(shí)。“對照2019年全社會(huì )用電量7.2萬(wàn)億多千瓦時(shí)，3萬(wàn)億千瓦時(shí)已超過(guò)1/3的量。而現在，農村一年的生活用電量約3500億千瓦時(shí)，農牧林業(yè)生產(chǎn)不到2000億千瓦時(shí)，即便是全面推行電氣化，包括生活、生產(chǎn)和交通用能全部電氣化，屋頂光伏也可滿(mǎn)足老百姓需求。”
農村用電特點(diǎn)更適宜光伏消納
事實(shí)上，難的不是安裝環(huán)節，而在于真正有效利用。
“光伏發(fā)電受到天氣影響，能不能實(shí)現荷隨源變、有效消納?”江億坦言，當前大多數地方采用租賃模式，即企業(yè)租用屋頂、手握電站產(chǎn)權，收發(fā)兩條線(xiàn)，電量全額上網(wǎng)。“即便裝了光伏，老百姓還是從電網(wǎng)買(mǎi)電，跟過(guò)去沒(méi)有區別。其實(shí)農村用電特點(diǎn)更適宜光伏消納，最好的方式是優(yōu)先自發(fā)自用。”
江億表示，農村地區有著(zhù)大量柔性負載，可通過(guò)有序管理挖掘其消納優(yōu)勢。實(shí)現全面電氣化后，拖拉機、插秧機等農業(yè)機械，既是用電設備也可作為蓄能裝置。“在農村，很多農機設備并非天天用，一年用1-2個(gè)季節，使用頻率比私家車(chē)還低，也不像工廠(chǎng)設備一刻不能停。若能開(kāi)發(fā)出標準模塊化的換電模式，一家配備兩三組電池，用于各類(lèi)農機設備。哪臺設備需要，直接把電池裝上去就行，這樣便能實(shí)現需求側響應。不用時(shí)則可以作為家中的儲能單元。”
“優(yōu)先自用”也是上述方式與整縣推進(jìn)光伏的最大區別，通過(guò)蓄能和需求響應模式進(jìn)行調蓄，富裕電量再上網(wǎng)，讓農村成為單向送電系統。“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是依托農村直流微網(wǎng)，充分利用各類(lèi)閑置屋頂，接收家家戶(hù)戶(hù)的富裕電量，儲存之后上網(wǎng)調蓄。”江億解釋?zhuān)粦?hù)有光伏，配上3-5千瓦時(shí)蓄電池，自用電量足以解決。進(jìn)而再滿(mǎn)足村里的公共用電、大型農機充電、農業(yè)和農副產(chǎn)品生產(chǎn)用電等。“多余電量經(jīng)儲存調節后，在與電網(wǎng)約定好的時(shí)段上網(wǎng)，或根據電網(wǎng)調度要求上網(wǎng)。通過(guò)村級網(wǎng)調蓄，還可以在目前農網(wǎng)變壓器容量下，利用配電容量送電上網(wǎng)，確保不超載。一個(gè)個(gè)村就像是小型發(fā)電廠(chǎng)，輸出也不再是以往不穩定的電量，而是優(yōu)質(zhì)電力。”
初始投資可承受，盈利可持續
對于用戶(hù)最關(guān)心的費用問(wèn)題，江億及團隊也做了充分驗證。“屋頂光伏是初投資最低的光伏發(fā)電形式。”他表示，光伏器件僅占集中光電系統總投資的35%-45%，其余為各類(lèi)組件。而在屋頂安裝支架等裝置的成本最低，清掃等日常維護由房主自行解決，使用綜合成本相應降低。
江億算了一筆賬：戶(hù)均屋頂光伏、直流微網(wǎng)等成本在6萬(wàn)元-8萬(wàn)元。光伏電站產(chǎn)權歸房主，戶(hù)內投資可通過(guò)低息貸款解決。將來(lái)在滿(mǎn)足自用的基礎上，按照年輸出電量15000千瓦時(shí)/戶(hù)、度電0.5元來(lái)算，年收入約8000元/戶(hù)，10年左右可還本付息。“村級公共設施的投資約200萬(wàn)元-400萬(wàn)元/百戶(hù)。而村級微網(wǎng)需要集體投資和國家財政支持建設。初投資可以從農網(wǎng)擴容改造、清潔取暖改造等多項專(zhuān)項工程里面出，上網(wǎng)發(fā)電收入支撐后期運維管理，做好了產(chǎn)生盈余也不難。目前，該模式已準備在山西芮城全縣500個(gè)村莊逐步推廣。”
“農村還有豐富的生物質(zhì)資源，總量折合達6億噸標準煤。”江億表示，這些寶貴的零碳燃料遲遲沒(méi)有有效開(kāi)發(fā)，主要原因是過(guò)于強調優(yōu)先自用了。只有充分市場(chǎng)化，也就是作為商品能源，其價(jià)值才能體現出來(lái)，比如將玉米秸、果蔬枝條等壓縮成小顆粒，性能接近木炭，市場(chǎng)價(jià)格約1000元/噸;麥秸、稻草可以壓制成大塊，作為鍋爐燃料市價(jià)在500元-700元/噸。“沒(méi)有形成生物質(zhì)能源市場(chǎng)，才沒(méi)能把這條掙錢(qián)的路給農民趟出來(lái)。簡(jiǎn)單在柴灶里燒柴，資源利用率只有10%-15%，經(jīng)過(guò)加工利用，綜合利用率可提高到40%以上，相當于1斤柴禾當作2斤、3斤使用。生物質(zhì)資源加工的主要成本是電費，屋頂光伏可以提供充足廉價(jià)的電力。以屋頂光伏為基礎的農村新型能源系統，在替代散煤、柴油等化石能源的同時(shí)，置換出生物質(zhì)能源，可以說(shuō)一舉多得。”
