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中国工程院院士杜祥琬:大力推动农村能源革命

日期:2022-09-07    来源:能源界

能源资讯中心

2022
09/07
12:02
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关键词: 农村能源 生物天然气 光伏发电

2022年8月11日,由国家能源局新能源和可再生能源司、农业农村部科技教育司和国家乡村振兴局开发指导司共同指导,中国能源研究会、国家电网有限公司共同主办,中国能源研究会城乡电力(农电)发展中心、中国能源研究会农村能源专委会和国能联合传媒集团联合承办的“2022(首届)农村能源发展大会暨清洁能源装备展”(简称“大会”)在北京隆重召开。来自政府、科研、企业等机构单位的负责人和特邀专家学者,就“落实双碳战略·服务乡村振兴·能源绿色发展”的主题,开展了交流探讨。有来自国家政府部门、央企集团、科研院所等领导、专家及产业企业、社团组织、金融、媒体机构等各方代表参会,为遵守新冠疫情防控要求,大会以线下、线上方式同步举办,农村能源工作者、相关机构的线上参会代表同时在线12万余人,累计播放总量突破100万人次。

(图)2022(首届)农村能源发展大会盛况

在大会开幕式后的院士专家论坛环节,中国工程院院士杜祥琬作“大力推动农村能源革命”的主题演讲。

(图)中国工程院院士杜祥琬发表主题演讲。

杜院士在演讲中表示,推动农村能源革命首先要解决好以下三方面的问题。

一是要解决好散烧煤的问题。煤炭现在在农村的用能当中还是比较重要的,大约占农村能源总消耗的55%。现阶段农村还在使用散烧煤,这些散烧煤大部分质量达不到国家的标准,废气得不到有效的处理,会排放大量的烟尘、温室气体和酸性气体,是造成大气污染和雾霾的主要原因,既破坏污染环境,又严重危害民众健康,远远比大型锅炉使用的洁净煤炭污染要严重。其次,使用散烧煤的灶具和取暖设备,热效应比较低,能源的利用率比较低,也造成了能源的浪费。

二是农村生物质的原始形态利用。对于农业、林业的废弃物,广大农村还存在使用直接燃烧的低效方式进行处理。这样一种原始形态的处理造成了资源浪费和环境污染,没有真正作为能源或者资源来利用。我国秸秆年产量大概8亿吨,是世界上第一大秸秆生产国。但是现在在华北、华东、东北的部分地区仍在进行露天焚烧,在采取政策和措施禁止露天焚烧的同时,也要对这种做法进行疏导。

三是固定废弃物和垃圾没有有效的资源化利用。随着我们农村的居民生活水平的提高,居民的固体废弃物的产生量也与日俱增。农村大概每年有将近1亿吨的废弃物,主要是农村的生活垃圾和生畜的粪便。如果不能很好利用,随意的处置,会带来能源的浪费和环境的破坏。

(图)中国工程院院士杜祥琬发表主题演讲。

在接下来的第二部分,杜院士阐述了对农村能源革命的几点认识。

第一点:农村能源资源禀赋。丰富的可再生能源资源是中国能源资源禀赋的重要组成部分,更是农村能源资源的特征,这是我们丰富的可再生能源。而农村的生产用能和生活用能都需要发展,资源和市场同在一起,这样技术容易生长,而且立足于可再生能源的基础设施符合能源低碳化大趋势。

做法是开发因地制宜的分布式能源尤其重要,对于农村来说,我们农村地区分布着大量可再生能源,包括风能、水能、太阳能、生物质能等。根据农业部的估算,全国农村地区可再生能源每年可获得相当于73亿吨标准煤的能量,相当于目前全国农村能源总量的12倍。而农村土地和建筑屋顶资源丰富,开发分布式新能源潜力巨大。以县城为单元建设风电和光伏发电,自发自用,就地消纳,余电上网,有利于削减电力尖峰负荷,节约配电网配置。国家也提出了“整县配储”,理性地推动“整县配储”,为间歇性的可再生能源保驾护航,储能和间歇性的风能、太阳能的结合很重要。

第二点:经济性好。农村发展可再生能源,就地生产、就地消费,分布式发展效率高。可再生能源本性就很适合分布式,有条件的地方也可以和集中式相结合。农村化石能源基础设施比较薄弱,而且能源价格高,也阻碍了农村产业的发展。而农村发展可再生能源变革成本低,阻力比较小。

大力发展分布式与集中式相结合的低碳能源网络有这样几方面的优势。一是可极大地利用可再生能源。二是可以合理阶梯式的利用能源,提高能源的利用效率。三是可提高供电可靠性和供电质量,防止大面积停电事故发生。四是在地形恶劣偏远和经济欠发达地区建设输配电系统投资低。五是用于发电单元更加靠近用户,输电成本低。

而分布式低碳能源网络,清洁环保低碳的发电系统以小规模(数千瓦至50兆瓦的小型模块式)、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出电、热或冷能,彼此互联。采用先进的信息技术、智能化监控、网络化群控和远程遥控等技术进行高效、准确的资源配置,可保证各分布式能源系统的安全可靠运行。

农村发展光伏,可以把光伏和农业的种植、畜牧养殖、林业治沙结合起来,这样可以实现土地的综合利用,发展新业态,这样既推动了新能源又提高了土地利用的经济性。而太阳能供热采暖,加上风光+蓄热电锅炉、地热、热泵等,可以解决农村清洁供暖和热水的需求,尽早完成对散烧煤的替代。

第三点:农村丰富的生物质能。农村丰富的生物质能可以有多种方式的利用,包括气液固态利用,电、肥、饲等,而且生物质能可储存,成本低,用量灵活可控,资源和市场可以进行有效的衔接。风和光有间歇性,生物质能可以在这方面起到很好的调峰、储能的作用,生物质能、风、光结合,有助于实现新型电力系统安全可靠、经济可行、绿色低碳的“可能三角”。

要加快建设生物天然气示范工程,选择有机废弃物资源丰富的种植养殖大县,以县为单位建设产业体系,开展生物天然气示范县建设,推进生物天然气技术进步和工程建设现代化,建立原料的收集保障和沼液沼渣有机肥利用体系,建立生物天然气输配体系,形成并入常规天然气管网、车辆加气、发电、锅炉燃料等多元化消费模式,建设一批生物天然气示范县。

第四点:农村可以立足于可再生能源,发展绿色制造业。如农产品的加工业,这样农民就成为能源的生产者和服务商,乡村既销售能源又生产能源。而且在这个基础上,可以发展虚拟电厂,微电网及相应的数字技术,可以吸引一批就业人口,成为乡村振兴的人力资源。这样可以带来产业持续发展的机会,甚至可以入驻,让一些城市的产业可以入驻农村,既达到自身的减排,又起到振兴农村的作用。所以,农民发展可再生能源,城市的能源消费市场也向农村开放,在城乡结合方面也有重大意义。

第五点:城市的诞生来源于化石能源的集中使用,城市的特征是规模经济、规模消费。有了煤的集中使用,人口集中,才有了农村、城市。所以,越是大城市,化石能源的基础设施越完备,煤、油、气、电运行越稳定。所以客观地说,城市缺乏进行这种改造的内在动力,因为城市要转向可再生能源,就得对基础设施进行大规模改造。这是农村和城市很重要的一点区别。

第六点:中国农村能源革命,选择化石能源基础薄弱的农村入手,代价更小。通过以现代工业手段来利用风、光、水、生物质、地热等,解决好农村能源的三个落后点。不仅是必要的,而且是可行的。要解决好原始手段利用生物质的问题、解决好散烧煤问题,解决好垃圾污染问题。河南省能源革命战略,提出了“农村包围城市”的路径,是值得参考的做法。

(图)中国工程院院士杜祥琬发表主题演讲。

第三部分杜院士介绍了农村能源革命的成功试点。

河南兰考县被省里定为农村革命的示范县,探索了创新的能源投资模式,构建了多能互补分布式的能源网络。近年来,兰考大力推动生物天然气、光伏发电、风电、地热取暖、垃圾发电、智慧交通等可再生能源方面的发展。从2017年7月兰考开始农村革命试点工作的四五年间,全面淘汰了薪柴和散烧煤的使用,清洁取暖普及率从14%提高到99%,新能源发电量占全社会用电量比重从原来的21%提高到90%,全县生活垃圾无害化处理率达到94%以上,而农村的农作物秸秆、禽畜粪便资源化利用率达到90%以上。同时,农村人居环境明显改善,收入显著增加,这是农村能源革命成功发展的重要基础。

中国电能也帮他们做“阳光屋顶”来点亮兰考农户致富路,中国电能公司到2021年底完成了兰考县屋顶光伏签约1630户,作为集团公司首批县域开发的“样板房”之一,按照规划到2023年底,中国电能将在兰考县安装用户户用光伏15000户,大概是200MW,创造就业岗位约300个。

正是在兰考县开始做试点的时候,我们提出了中国中东部能源“身边取”和“远方来”相结合,分布式与集中式相结合。“身边取”的意思就是中东部的地区没有能源,没有认识到自己身边有丰富的可再生能源。先“身边取”,不够的地方再从“远方来”。农村能源革命不仅使能源结构低碳化效果明显,而且改善了能源的空间格局,提高了试点县能源的自给率。

屋顶建起“发电厂”,村民乐享阳光红利。广东清远市清城区源潭镇新马村,241户农民签约屋顶光伏项目,已经产生社会效益2130万,成为广东省城乡融合综合能源示范点。2022年,光伏发电量预计达到338万千瓦时,可以实现未来15年新马村区域内供电量的碳中和。

山西的芮城发展“光储直柔”模式。屋顶光伏每一户每年发电大约是2.2万Kwh,户内直流配电自发自用,同时可以供交通和农具柔性充电,促进了农具的电气化。实际上这个电各个户是用不完的,每户可外送1万kwh的电,虽然需要一定投资,但是自身是能够盈利的。

农村自产直销、寓电于民,培育大批量的“产销者”,不仅增加了的当地的能源自给率、独立性、安全性,而且缓解了高比例可再生能源对大电网的冲击。这样农村的屋顶光伏模式,不光是消费能源,而且自己还能够成为生产这种能源的产消者。

最后,杜院士对推进农村能源革命提出了三点建议。

第一,提升农村能源革命的战略定位,把农村能源发展纳入国家生态文明建设、能源革命和乡村振兴的战略框架。中央指出了将农村能源发展纳入各级部门及各级政府的议事日程,引导各级联动,全力改善农村能源发展的面貌。为此,要优化考核管理机制,不同类型的农村因地制宜,各个地方要根据自己的情况来推动电气化率,提供秸秆综合利用率、散烧煤替代率、生活垃圾资源化利用率,以及牲畜粪便资源化利用率等几方面量化指标,应作为战略指标纳入经济社会发展的评价和政府绩效考核体系。

第二,立足于城乡融合发展视角,统筹考虑城市和农村能源的共性特征,以实现资源均衡配置、城乡经济社会全面协调可持续发展为目标,建立城乡一体化的能源体系,从而实现城乡的融合发展。

第三,加强农村能源革命的宣传教育,提高节能环保意识,宣传先进典型和成功经验,引导农民积极参与新能源建设与应用,加大农村地区人才培养力度。让广大农民感觉到农村能源革命和自己的切身利益是有关的,能够让他们加入农村地区人才培养过程中,这样农村不仅能提高自己的节能意识,而且可提高自己的文化科技水平。

杜院士指出:在中央提出的乡村振兴和“碳达峰”、“碳中和”这样一些国家战略的驱动下,“十四五”我们国家对优先发展农业农村,全面推进乡村振兴做出了总体部署,有关部委也出台了多份发展农村清洁能源、构建乡村现代能源体系的文件,这是我们国家高质量发展,生态文明建设、社会可持续发展不可或缺的大事。农村能源建设任重而道远,需要各方协同,积极探索可复制、可推广的基于农村能源革命的生态文明建设典型范式和实施的路径,保障我国能源革命和生态文明建设战略的顺利实施。

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