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。”
