中共中央辦公廳、國務院辦公廳近日印發了《鄉村建設行動實施方案》，提出“實施鄉村清潔能源建設工作”。發展太陽能、風能、水能、地熱能、生物質能等清潔能源，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絡。
廣大農村地區可開發的光伏、風電等資源豐富，為實現清潔能源供給、生態環境治理、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?經過大量調研與實踐驗證，中國工程院院士、清華大學建筑節能研究中心主任江億向記者闡述了他的建議。
1農村有發展新能源的空間優勢
“我們組織過兩次大規模調研，對農村真實用能情況摸底發現，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，影響著居民健康，還產生大量的直接碳排放。另有秸稈還田、堆肥等，帶來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、農網擴容改造等工程，紛紛拿出真金白銀的支持，動輒上千億元補貼。”江億充分肯定其效果，同時也看到可持續性不足的隱患。“補貼普惠程度待提升，進一步推廣難免會加重財政壓力。有沒有更好的辦法一下子抓住‘牛鼻子’，從根本上解決問題?”
在江億看來，國家提出“雙碳”戰略，正是為解決農村能源問題帶來了新啟發、新途徑。“構建以新能源為主體的新型電力系統，光伏發電、風電等項目開發最需要空間資源，農村地區恰恰有著特別大的優勢。通過高分衛星圖加人工智能等方式，我們一個村、一個村摸底，全面分析了全國農村屋頂狀況。為了驗證數據可靠性，又選取重點地區現場考察測試。經統計識別，我國農村區域各類屋頂面積共有273億平方米。”
這些屋頂為農村發展光伏帶來機遇。江億稱，以目前戶均可安裝屋頂光伏20-40千瓦計算，農村地區實際可利用的屋頂總安裝量達19.7億千瓦 ，預測年發電量接近3萬億千瓦時。“對照2019年全社會用電量7.2萬億多千瓦時，3萬億千瓦時已超過1/3的量。而現在，農村一年的生活用電量約3500億千瓦時，農牧林業生產不到2000億千瓦時，即便是全面推行電氣化，包括生活、生產和交通用能全部電氣化，屋頂光伏也可滿足老百姓需求。”
2農村用電特點更適宜光伏消納
事實上，難的不是安裝環節，而在于真正有效利用。
“光伏發電受到天氣影響，能不能實現荷隨源變、有效消納?”江億坦言，當前大多數地方采用租賃模式，即企業租用屋頂、手握電站產權，收發兩條線，電量全額上網。“即便裝了光伏，老百姓還是從電網買電，跟過去沒有區別。其實農村用電特點更適宜光伏消納，最好的方式是優先自發自用。”
江億表示，農村地區有著大量柔性負載，可通過有序管理挖掘其消納優勢。實現全面電氣化后，拖拉機、插秧機等農業機械，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個季節，使用頻率比私家車還低，也不像工廠設備一刻不能停。若能開發出標準模塊化的換電模式，一家配備兩三組電池，用于各類農機設備。哪臺設備需要，直接把電池裝上去就行，這樣便能實現需求側響應 。不用時則可以作為家中的儲能單元。”
“優先自用”也是上述方式與整縣推進光伏的最大區別，通過蓄能和需求響應模式進行調蓄，富裕電量再上網，讓農村成為單向送電系統。“簡單來說，就是依托農村直流微網，充分利用各類閑置屋頂，接收家家戶戶的富裕電量，儲存之后上網調蓄。”江億解釋，一戶有光伏，配上3-5千瓦時蓄電池，自用電量足以解決 。進而再滿足村里的公共用電、大型農機充電、農業和農副產品生產用電等。“多余電量經儲存調節后，在與電網約定好的時段上網，或根據電網調度要求上網。通過村級網調蓄，還可以在目前農網變壓器容量下，利用配電容量送電上網，確保不超載。一個個村就像是小型發電廠，輸出也不再是以往不穩定的電量，而是優質電力。”
3初始投資可承受，盈利可持續
對于用戶最關心的費用問題，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：戶均屋頂光伏、直流微網等成本在6萬元-8萬元。光伏電站產權歸房主，戶內投資可通過低息貸款解決。將來在滿足自用的基礎上，按照年輸出電量15000千瓦時/戶、度電0.5元來算，年收入約8000元/戶，10年左右可還本付息 。“村級公共設施的投資約200萬元-400萬元/百戶。而村級微網需要集體投資和國家財政支持建設。初投資可以從農網擴容改造、清潔取暖改造等多項專項工程里面出，上網發電收入支撐后期運維管理，做好了產生盈余也不難。目前，該模式已準備在山西芮城全縣500個村莊逐步推廣。”
“農村還有豐富的生物質資源，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有有效開發，主要原因是過于強調優先自用了。只有充分市場化，也就是作為商品能源，其價值才能體現出來，比如將玉米秸、果蔬枝條等壓縮成小顆粒，性能接近木炭，市場價格約1000元/噸;麥秸、稻草可以壓制成大塊，作為鍋爐燃料市價在500元-700元/噸。“沒有形成生物質能源市場，才沒能把這條掙錢的路給農民趟出來 。簡單在柴灶里燒柴，資源利用率只有10%-15%，經過加工利用，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。生物質資源加工的主要成本是電費，屋頂光伏可以提供充足廉價的電力 。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，置換出生物質能源，可以說一舉多得。”
