《新农村用上新能源》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-31
  • 长治市屯留区将沼气利用当成一项生态富民工程的重点工程来抓,用科技攻关解决北方冬季沼气产气难题,用沼气串联畜禽粪便和垃圾处理、秸秆利用、有机肥料生产,环境治理等农村能源新兴产业各个环节,掀起了一场农村能源革命新变革。
    “文明村”要当“生态村”
    沼气能广泛应用于炊事用气和发电,净化后还可以作为车用燃气,燃烧后产生二氧化碳和水并释放能量,对环境没有任何污染,是最容易得到的生物质能源。屯留区瞄准生活垃圾“减量化、资源化、无害化”工作目标,将垃圾分类处理作为改善生活环境、提升生活质量、建设美丽家园的有效抓手,积极探索、大胆尝试,紧紧抓住垃圾分类终端处理这个关键,在实践中探索形成可腐烂垃圾沼气化处理模式,走出了一条“畜禽粪便无害化处理+可腐烂垃圾资源化利用”的新路径。
    阳春三月,屯留区王庄村正在建设的1.2万立方米的沼气综合处理站投入使用。王庄村村委会主任董建民说:“我们村已经有一座2000立方米的可腐烂垃圾沼气综合处理站,每天‘吃’畜禽粪便、庄稼秸秆、厕所污水、生活污水及生活垃圾等,可日处理生活垃圾200立方米,年产沼气约45万立方米,能为353户村民提供清洁能源炊事用气。新建的这座更大的沼气站竣工投料产气后可为村民供暖。”
    王庄村是全国文明村,也是屯留区的富裕村。村里有养殖、运输、种植等传统产业。董建民介绍,有了沼气站,带活了村里的很多产业。利用沼气液村里的菌菇大棚每天可产香菇约350公斤,一天能为村集体收入5000元左右;刚刚新建的一座十连栋自动化养猪场,引进第一批200多头种猪,将来这里养殖的3000多头猪只需要两个人就可以管理,其猪粪和周边养殖场的生畜禽粪便也被有效利用起来。董建民说:“我们要做循环农业和生态农业,用沼气池转化利用大田作物秸秆,用沼气渣生产有机肥,用有机肥代替化肥生产绿色农产品。把全村的养殖、种植、深加工产业链形成生态无污染绿色产业体系。”
    科技创新是乡村振兴的“法宝”
    屯留区共有农户7.2万户,每天按户均产生可腐烂垃圾0.5公斤计算,共有3.6吨;主城区各类餐饮、学校每天产生厨余垃圾50吨;全区还有95个养殖场,每天产生畜禽粪便510吨,这都对环境造成污染,并且处理起来难度很大。过去一般做法是将可腐烂垃圾与其他垃圾进行填埋或焚烧,既占用相当的土地资源,又会散发臭味影响空气质量,产生的渗滤液也会造成二次污染。
    影响和制约沼气设备长效运行的最大瓶颈就是冬季气温低,产气量少或不产气。据了解,在我国不仅是北方地区甚至包括中部的河南、西南的四川等大型工业化沼气最发达先进地区,每到冬天沼气设备就会停用两到三个月。屯留区针对性地从采取增温保暖措施入手,大胆尝试,多措并举,探索形成了一系列行之有效的措施。借鉴实施“以气代煤”工程中敷设地暖管的做法,采取集中供热+地暖管、沼气锅炉+地暖管、电热棒+地暖管三种模式,通过热水循环加温,提升罐内温度。同时对沼气罐外又采取搭建阳光保温棚、加盖保温棉被、喷涂聚氨酯泡沫保温材料等方式,有效保持热量,防止温度下降,大大提高了产气量。王庄村2000立方米发酵罐,利用集中供热回水管网,配备增压装置,将热水管引入罐内加温,外设的钢架玻璃保温罩内同时铺设暖气管道进行加温,使发酵罐温度在两天内迅速由0℃以下提升至30℃左右,基本可与夏季产气高峰持平。屯留区的这一科技成果已经申报了专利。在路村乡老军庄村、吾元镇西岭村、张店镇南沟村、李高乡北宋村和县城可腐烂垃圾综合处理站,记者看到,发酵罐均配备了双回路加温设备,在气量充足的情况下,他们可利用沼气锅炉进行水温加热,晚上利用峰谷电价的优惠政策对发酵罐进行电加热水加温。目前,屯留区建成可腐烂垃圾沼气化综合处理站15座,总容量约1.5万立方米,可辐射处理12个乡镇110个村的可腐烂垃圾和40多个养殖场的畜禽粪便,一举解决了可腐烂垃圾无害化处理难题。
    建设美丽乡村有了新途径
    老军庄村是屯留区人口最多的村,总人口近5000人。这个村有60余户从事牲畜屠宰行业,长期以来村里生活垃圾和屠宰废弃物料造成污水横流,环境卫生“脏乱差”成了村里摘不掉的帽子。
    老军庄村村委会主任刘振生介绍,自从建起了沼气站,村内的屠宰废弃料和其他可腐烂垃圾得到及时收运处置,昔日垃圾乱倒、蚊蝇乱飞的村中裸地也改造成了村民消闲纳凉的公园绿地,村内环境从此得到根本治理。
    不仅农村人居环境有了变化,有机高效的循环农业也得到了发展。屯留区按照“上联养殖业、下接种植业”循环发展的桥梁,使“规模养殖-沼气处理-有机种植”闭环运行。上村镇以沼气综合处理站为辐射,建成占地1600平方米的高标准现代化日光大棚1个,采取现代化栽植技术,发展优质香菇种植,年收入可达100万元左右,将在集体收入破零的基础上实现收入大幅跃升。目前屯留区依托沼气综合处理站,共发展无害化有机农作物生产基地1万亩,建成高标准现代化日光大棚20余个。
    美丽乡村需要乡村公共服务来支撑。利用沼气处理站,屯留区在许多村大力推广“沼气综合处理站+公共浴室+群众炊事用气+村级组织活动、日间照料中心、中小学校取暖用气+……”的“1+N”资源化利用模式,给群众提供“一壶开水”和公共浴室等福利,实现了公共服务效益的最大化,村民们的幸福感倍增。截至目前,屯留区先后建立完善了以北宋村为代表的小型、老军庄村为代表的中型、王庄村为代表的大型(三种发展模式,在安全运行、稳定运行的同时,取得了良好的生态效益、经济效益和社会效益。
    科技为农村能源革命提供了强大支撑。屯留区的沼气带动的农村能源革命新变革已经呈现三大亮点,生态修复,实现了农村人居环境深度治理;促进生产,实现了有机循环农业深化融合;生活改善,实现了乡村公共服务深层拓展。

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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-08-01
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-08-16
    • 广大农村地区风能、太阳能、生物质能等可再生能源资源丰富,是落实碳达峰目标、大力发展新能源的重要增长极。2023年3月,国家能源局、生态环境部、农业农村部、国家乡村振兴局四部门联合发布《关于组织开展农村能源革命试点县建设的通知》,并印发《农村能源革命试点县建设方案》,以县域为基本单元统筹城乡清洁能源发展成为主要模式。本文聚焦以电为中心的农村能源转型路径,结合首个农村能源革命试点(兰考县)实际工作以及全国典型县域可再生能源开发实践,深层次剖析县域规模化可再生能源发电利用亟待处理的三对关系,进而提出电力助推农村可再生能源高质量开发相关建议,为新一批试点县提供经验借鉴,助力农村能源革命向纵深推进。 一、可再生能源发电利用成为推动县域能源转型的主力军 县域是能源转型实施的基本单元,更是落实国家“双碳”目标、助推能源转型发展的重要阵地,承载了90%的可再生能源开发项目,发电装机规模快速扩张。 (一)首个农村能源革命试点县可再生能源发电利用成效显著 2018年7月,国家批复《兰考县农村能源革命试点建设总体方案(2017-2021)》,兰考县紧抓试点建设机遇,积极推进生物质发电、垃圾发电、风力发电、光伏发电等系列项目建设,全方位探索可再生能源发电技术应用,实现电力消费由“远方来”到“身边取”转变。自2018年试点建设以来,兰考可再生能源发电装机快速增长,截至2022年底,全县新能源装机超过116万千瓦,较试点前增长超过三倍,本地可再生能源发电量占全社会用电量比重达到87.4%,支撑兰考电能占终端能源消费比重由49%增长至67%,2022年4月8日至12日实现连续5×24小时本地全清洁能源供电,可再生能源利用水平大幅提升。 (二)非试点县以电为纽带积极推动可再生能源开发利用 在“双碳”目标下,非试点县立足本县实际,主动探索可再生能源开发利用有效模式。调研结果显示,65%的县域紧紧围绕可再生能源发电这一成熟技术应用创新,推进本县域能源转型发展。湖北广水市建成首个县域级100%新能源新型电力系统,形成以新能源供电为主体、与大电网柔性互联、源网荷储协同互动、清洁低碳、安全高效的未来电网新形态和能源可持续发展新模式。预计支撑全年100%新能源独立供电时间占比超过70%、新能源供电量占比超过80%。浙江缙云县建设全国首个乡村生态氢能示范工程,发挥新型电力系统和能源互联网作用,利用当地丰富的水、光、生物质等自然资源制备高纯度的绿氢与生物天然气,助力乡村共同富裕。青海共和县创新立体化生态光伏发展模式,建设塔拉滩太阳能生态发电园区,吸引入驻新能源企业84家,总装机容量8430兆瓦,累计发电量突破500亿千瓦时,占青海省比重58.7%,相当于全青海省半年的社会用电量。 二、县域规模化可再生能源发电开发需要处理好三对关系 “千乡万村驭风行动”“千家万户沐光行动”深入实施,可再生能源规模化开发助力县域绿色发展成为共识,可再生能源发电装机规模快速增长,一些矛盾也逐步显现,亟需重点关注。 (一)开发节奏上要处理好“快慢关系” 可再生能源发电技术持续进步,开发建设成本不断下降,已全面进入平价无补贴发展新阶段,叠加农村空间与资源优势以及政策因素,装机规模陡增。乡村振兴战略纵深推进促进农村地区用电需求持续释放,但可再生能源开发速度远超负荷增长速度,对电网建设和电力系统运行带来新挑战。 一是分布式光伏建设速度快与配电网升级改造周期长匹配难。分布式光伏建设周期短,井喷式建设并接入配电网,基本上是在“消费”原有电网系统的接入裕量。随着分布式光伏持续接入,以农村电网为典型代表的县域配电系统将从放射状无源网变为具有大量分布式电源的有源网,传统的规划建设理念难以维系,加上配电网升级改造周期长,源网不匹配导致电网设备运行风险日益凸显。比如,因分布式光伏发电引起的配电网反向重过载问题日益突出,配电变压器烧毁现象时有发生。为保证农村能源革命试点县高质量建设,要有序引导分布式光伏建设节奏,实现分布式电源与配电网承载能力协同发展。 二是可再生能源发电量快速增长与本地用电负荷缓慢释放匹配难。规模化可再生能源接入县域电网,本地电力供应快速增加,但受风光出力不确定性影响,叠加县域电网调节性资源匮乏,源荷难以实时匹配,导致可再生能源发电就地消纳存在困难,甚至出现省网频繁出现火电机组压至最低、集中式新能源全停调峰,分布式光伏发电已无法就地就近消纳,甚至层层上送至特高压电网的现象。可再生能源高速开发虽促进了县域能源供给的清洁化转型,但开发节奏快慢要与本地负荷发展相适应,才能实现可再生能源资源开发就地服务县域能源清洁发展的初衷。 (二)开发模式上要处理好“权责关系” 在国家政策引导下,新能源设备厂商、渠道商、新能源企业等市场主体蜂拥而至,积极推进县域新能源开发模式创新。分布式光伏利用农民闲置屋顶,在生产绿色电能同时还能为农民创收,成为县域可再生能源开发利用中最活跃的要素。然而,一些深层次的、长远的问题仍要公平处理,方能确保农村能源革命试点县建设行稳致远。 一是处理好农民与分布式新能源企业间的利益问题。农户出屋顶+厂商出设备+银行出资金+新能源企业负责运维的模式成为主流,短期内大大加快了农村地区光伏开发进程。以河南为例,2022年分布式光伏新增装机全国第一,新增容量占分布式光伏全年新增总量比重达到89%。但从长远来看,农民的付出和收入是否匹配、经营分布式光伏的新能源企业是否尽到相应的义务等方面,还有很多需要商榷的地方。从实际调研来看,部分开发主体借用商业模式创新,与农民签订看似公平的协议,快速提升分布式光伏市场占有率,一定程度上影响分布式光伏发电行业健康有序发展。调研结果显示,在光伏实际开发过程中,光伏企业获得了80%以上的光伏发电收益,却利用户用光伏由农民备案报装等方式,逃避了建设运行安全职责。农户月收益仅百元左右,却可能承担着长达十几年的屋顶租赁责任、光伏设备管护责任。此外,部分光伏企业利用百姓缺乏辨别能力,采用虚假宣传、欺诈投资等手段,向老百姓承诺虚高的发电收益,甚至利用“光伏贷”损害百姓利益。 二是处理好分布式电源与其他电源间的公平性问题。按照现行政策,分布式光伏发电基本不参与电力系统调峰和辅助服务费用分摊,主要靠常规电源和集中式新能源场站承担调节任务。随着屋顶光伏规模不断扩大,其他电源的调节任务日益繁重。以某中部省份为例,近两年统调火电利用小时数持续保持低位,较全国平均水平低750~1100小时,集中式光伏电站利用率已经降至90%左右。此外,与集中式场站相比,屋顶光伏不承担汇流线路、升压变电站等设施投资,整体投资回报相对较高,更应该与其他电源共同承担调节义务。 (三)系统运行上要处理好“内外关系” 县域规模化可再生能源开发对新型电力系统建设是一把“双刃剑”。从县域电力系统自身来看,本地清洁电力供应能力大幅提升,减少了外部化石能源输入,加速了地区清洁低碳转型步伐;从全省电力系统一盘棋来看,县域电网功能形态、运行方式,电力系统电力电量平衡基础、安全稳定运行机理发生深刻变化,增加上级电网运行调度难度。 一是注重县域电网内部智慧运行能力建设。县域可再生能源发电比例持续上升,出力与负荷存在时空差异,加之县域内部可调节资源匮乏,可再生能源发电难以实现就地消纳,需要通过大电网进行消纳,以确保可再生能源利用率。以全国首个农村能源革命试点为例,可再生能源装机是平均负荷的6倍,但仍然有37.4%电量由外部电网供应。针对县域高比例可再生能源新型电力系统建设,坚持本地资源服务本地能源转型的思路,紧紧围绕“对内智能”的建设原则,推进源网荷储全要素优化布局、多元调节资源丰富可控、全环节设备状态全息感知、数字化调控手段全面覆盖,确保试点县域各电压等级设备智能运行,最大限度实现清洁电力本地消纳。 二是注重县域电网外部友好互动能力建设。可再生能源发电规模化接入县域电网,潮流双向流动,可再生能源出力高峰时段送上级电网,出力低谷或者不出力时刻从上级电网吸纳电力,导致县域电网断面“大开大合”现象时常发生,甚至完全挤压大电网调节空间,带来运行风险进而造成弃电。针对以县域为单元的可再生能源开发利用这一大趋势,要坚持“对外友好”的原则,推进县域新型电力系统建设,着力构建源网荷储一体化运行策略体系,保障各要素收益与责任对等,通过智能控制和价格引导,实现农村能源革命试点县源网荷储分层分区自平衡、县域电网与外部电网经济高效协同运行。 三、高质量实施农村能源革命试点相关建议 (一)推动乡村地区源、网、荷、储协调发展 坚持“量”“率”协同原则,科学评估分布式电源最佳接入方式与极限接入容量,引导新能源有序接入。研究制定乡村地区储能发展实施指导意见,明确储能配置原则、应用模式、市场机制,推进集中式风电光伏、整县规模化分布式光伏按照一定比例租赁共享储能,推动多元储能与农村配网协调发展,促进县域发用电就地平衡。 (二)探索多元新兴要素接入和融合的运营模式 鼓励用户侧储能多元化发展,探索智慧能源、微电网、虚拟电厂等多种商业模式,并给予相关政策支持,促进形成源网荷储一体化发展的内生动力。同时,根据各省光资源与开发条件差异,因地制宜、分类指导,支持地方发展新能源+特色产业,推动新能源与各领域融合发展。 (三)建立新能源和新型储能参与电力市场机制 加快推动分布式电源进入电力市场,通过中长期交易规避风险、现货市场发现价格,绿电交易体现价值,充分发挥分布式光伏和分散式风电低边际成本、高附加值优势,促进新能源高效消纳。同时,建立配建储能转独立储能机制,明确新型储能独立市场主体地位,制定新型储能参与现货、辅助服务等各类市场交易的准入、交易、结算细则,建立适应其生产运营特性的商业模式,促进新型储能健康发展。