觀察 | ?農村有潛力成為我國能源轉型的“優等生”
來源： 時間：2024-04-23 14:05
中國能源新聞網見習記者 趙悅婧
農村能源作為我國能源體系的重要組成部分，是農村經濟和社會發展的基石和保障，也是我國能源革命與低碳轉型的重要引擎和抓手。
在日前召開的第二十屆“清華大學建筑節能學術周”公開論壇上，與會專家普遍認為，農村在未來的零碳能源系統中將從目前的能源消費者轉為能源的供給者，不僅能率先實現碳中和，還能為零碳能源系統作出突出貢獻，因此農村新型能源系統的建設將成為我國能源轉型中的關鍵工作。
農村是儲備清潔能源的巨大資源庫
發展風、光、生物質等零碳能源最重要的資源是空間，而農村具有足夠的空間資源。
清華大學建筑節能研究中心發布的《中國建筑節能年度發展研究報告2024》顯示，農村目前年用電量不到3500億千瓦時，加上農業生產也僅5000億千瓦時。也就是說，農村的實際用電量僅為農村未來屋頂光伏發電潛力的1/5。“因此，全面開發利用農村屋頂資源做光伏發電，完全可以滿足農村生活、生產和交通的全部用能，替代燃煤燃油燃氣和生物質，推動農村的全面電氣化。與此同時，由于生產生活水平的提升，用電量隨之增加，農村地區仍可將富裕電力輸出到大電網，支持國家能源系統。”中國工程院院士江億表示。
與會專家紛紛指出，還可以通過全面電氣化獲得更多的儲能資源。“發展農機電氣化，各類移動式農機都需要蓄電池提供動力，這些蓄電池同時就成為最好的儲能資源。”江億建議，每一家農戶機主可以儲備若干組電池，這些電池可以匹配各種農業機械。這樣一來，就可以大幅度降低總的電動農機設備裝機容量和裝機成本。
此外，值得注意的是，農村豐富的生物質資源亦有零碳屬性。江億在接受記者專訪時表示，“待全面電氣化后，置換出來的生物質材料，就可以被加工成固體、液體或氣體形式的商品燃料，進入燃料市場。例如，玉米秸稈、果木枝條加工成顆粒燃料，作為燃料清潔高效利用；禽畜糞便等濕生物質可通過大型沼氣池生成沼氣，再分離出沼氣中二氧化碳等成分，進一步提純甲烷，成為優質燃氣。加工后的生物質燃料既能儲存、也便于運輸，進而成為零碳能源系統的組成部分。”
據農業農村部農業生態與資源保護總站副站長邢可霞透露，近年來，圍繞生物質顆粒燃料分散供暖、生物質集中供暖、秸稈打捆直燃等技術，我國已先后建成農村戶用沼氣池4000余萬口，沼氣工程9.3萬處，在試點村積極開展零碳村鎮建設和低碳鄉村培育，探索農村多能互補和節能儲能模式，并在一定時期、一定范圍內有效緩解了農村清潔用能的問題。
“光儲直柔”技術或可帶動農村全面電氣化
在“雙碳”目標下，實現農村在能源系統中的角色轉變需要合理的頂層設計和技術路徑規劃。
談及農村能源發展現狀時，清華大學建筑學院副院長楊旭東表示，與城市相比，目前農村的電氣化率低，對化石能源依賴度高。要徹底改變農村用能的現狀，采取積極措施引導農村用能的全面電氣化是核心。
“不可忽視的是，農村雖然具有大量的光伏裝機容量，但由于光伏電力具有強烈的波動性，而農村的用電需求具有隨機性，光伏供電與用電負荷之間具有不匹配性質。同時，農村的變壓器容量有限，難以承載巨大的光伏潛力，大量的光伏無序接入電網將會給電網調度帶來挑戰，甚至威脅電網的安全運行。”楊旭東指出。
在楊旭東看來，“四一模式”是破解農村現有能源問題的重要途徑。所謂“四一”，即每一戶建筑節能改造加上熱源測改造的初投資盡量不超過1萬元，即低成本；每年的運行費最好不要超過1千元，即高效且運行費用低；“一鍵式”操作，做到好運行、易維護；要有一個規劃，做到易推廣、好復制。
在這個背景下，農村“光儲直柔”新型電力系統應運而生。所謂農村“光儲直柔”的電力系統，“光”主要指以農宅屋頂光伏為主的可再生能源供電；“儲”指多種儲能系統，包括儲熱設備、電動車、電動農機等電化學儲能設備；“直”是指建筑用電網的形式發生改變，由傳統交流配電網改為直流配電網；“柔”指電力系統柔性運行，這是最終目的。
“為了克服傳統的農村光伏系統所帶來的不公平、不充分、不平衡的問題，‘光儲直柔’新型電力系統的基本原則是優先自發自用，余電有序上網。”楊旭東解釋稱，與傳統的農村光伏系統相比，這樣的系統有3個優勢：變壓器的擴容壓力小，相當一部分比例的光伏電力被就地消納，就可以允許有更多農戶參與到這個系統中；充分利用農村的儲能優勢，不會增加電網的調度壓力；農戶直接使用光伏電力，農民不僅獲得經濟上的實惠，而且實現農村用能的零碳化以及引導其實現能源轉型。
責任編輯：余璇
