姜昊：乡村振兴战略下分布式可再生能源的机遇和挑战

编者按：在“双碳”背景下分布式能源领域贯彻新发展理念，以“双碳背景下能源安全新思维——新型分布式综合能源保障”为主题的“第十八届中国分布式能源国际论坛”于2022年12月8日在北京采用线上的形式召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，中国能源网副总经理张葵叶出席大会并为大会主持。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

主持人 张凯：接下来有请水电水利规划设计总院国际部主任姜昊，分享的题目是《乡村振兴战略下分布式可再生能源的机遇和挑战》，有请姜主任。

姜昊：谢谢主持人。大家上午好!今天我想跟大家分享的是《乡村振兴战略下分布式可再生能源的机遇和挑战》，实际上这不是我研究的主要方向，我今天想跟大家分享的是几个看似和今天这个主题还有一些距离的内容。

第一，分享一下我们前期做的分布式可再生能源在非洲的一个应用案例，因为我主要是做可再生能源的国际合作。第二，我们想把可再生能源在中国边远的乡村、村镇的应用案例，对这个命题作文乡村振兴整个背景之下我观察到的，或者说我认为面临的一些挑战和建议跟大家进行讨论和分享。

为什么讲非洲?主办方联系到我的时候，就说要讲可再生能源在乡村振兴背景之下，我第一个想到有关联的就是非洲的情况。其实非洲大多数的可再生能源的需求或者能源的需求，我认为和我们的乡村或者农村的可再生能源存在很大的相似性。整个从非洲的电力现状来看，整个非洲2021年整体的通电率不到60%，各个区域电力可及的差异性也比较大，大家比较了解的,北部非洲摩洛哥、埃及、阿尔及利亚这些国家的电力可及性相对比较高，但是一到撒哈拉以南沙漠，基本处于无电人口比较多，全球无电人口80%都集中在撒哈拉以南非洲的地区，这是整个非洲电力可及的一个现状。

电力可及的进程可以看到，从2010年的49%提高到了2020年达到了58%，从没有电到有电，通过10年的努力也就增长了10%，这还是在国际社会非常努力，大家非常愿意提供帮助的基础之上。但是一旦新冠疫情从2019年以后，新冠疫情有影响之后，无电人口又增加了2500万，所以整个撒哈拉以南的无电人口现在大概是6亿人左右。在整个非洲,其实和我们国家的广大农村一样，几位专家、教授分享的可以看到，整个资源非常好，有一个清洁能源众多是我们现在的农村不具备的一种情况。清洁能源的资源非常丰富，可用土地资源非常广阔，非洲是有大量的国际社会的支持，我们中国有很多政策的支持。整体来说还是比较类似，有巨大的经济社会的发展红利。当然我们如果从可再生能源这个角度来讲，清洁能源资源比中国大部分地区其实都要好，整个非洲的清洁能源，水能、风能和太阳能分别占到全球的20%、30%和40%，整体来说，它的可再生能源的资源是非常好的。在这种可再生能源非常好的情况下，为什么还存在很大的问题?就是电力很难可及，我们主要分析有几个问题。

第一，主网延伸的成本还是比较高。它的电网建设其实是跟不上整个电力的需求，整个区域的电网比较薄弱，无电人口居住比较分散，也比较偏远，同时主网延伸的投资成本相对来说非常高，无力负担。中国的农村对应起来看是有电网的，主网已经延伸过去了，它的人口也存在着分散和偏远的问题，如何实现双向的供电，或者说怎么去从主网获得电，把多余的电向主网供应是一个问题。所以在非洲我们提出来建设离网的系统，这种系统更加适应偏远非洲，可再生能源可以就地获取，离网的布置相对比较成熟，投资总成本相对较低，这个总成本相对较低其实只是相较于其他的建设主网来讲相对较低，单独运行的离网系统它的成本，因为它有储能，有一些能源的保障率，其实用电成本相对还是比较高的，所以这也是我来分享非洲这个案例，再从非洲来看我们国内农村建设这种所谓离网，或者可再生能源应该怎么去解决。

非洲资源非常好，离网也不是它唯一的选择，为什么在这种情况下，它的能源的建设或者说电力的建设，离网的建设还是这么复杂，这么困难?

这是我们现在找到的一个案例，原来在非洲能源合作这块大家都关注于比如说给它建一些电站，做一些规划，但是很少能把这些项目真正做起来，我们这次就选取了一个非洲农业的项目，因为农业是对非洲的经济包括社会非常重要，同时农业产业园是有一定的经济承受能力的。这是我们整个项目的一个基本情况，在尼日利亚首都的阿布贾旁边十几公里，这个农业园区是中国援助的一个中心，既是农业展览交易平台，又是一个中非农业转移中心，又是一个现代化农业的田园综合体。

在这种情况下可以看到这是整个农业园区布局的情况，分成几个区：生活区，包括生活办公区，包括生产区，包技术示范区，现在它的电力主要是靠自己有发电机，从主网上也有一部分的电，基本上的比例，因为现在整个非洲的情况供电非常不稳定，主网的电都不稳定，从主网上能够取得50%的电，自己发50%的电。在现在这种燃料价格这么高企的年代，它的能源获取价格应该是非常高的，基本上现在平均的度电成本或者平均度电的花费在2块钱人民币左右，应该说是非常高。

在这种情况下，我们才提出了一个农业园区概念性设计，近期是解决它的缺电和经济性的问题，远期是打造一个现代农业园的示范，用“新能源+”。

这是近期的一个方案，具体的东西不说了，我们只看定位的一个需求，它的定位只是满足现在这个农业园当前生活的用电需求，它有光伏发电单元，大概250千瓦，做了一个140千瓦时的储能单元，有个配电单元。因为这是国际项目，还有一些国际费用、运营施工费用和项目管理费用。可以看到整个并不是很大，整个规模只有250千瓦，光伏大概100万的成本，储能大概50万的成本，配电5万，和中国的差别可能就是国际运费不需要，施工费用也需要，施工管理费用也需要，整体来说，我们认为180万～200万左右这个项目解决近期需求的成本。

这是远期成本里面把储能单元进一步减少，因为储能整体来说还是比较贵的，把储能减少之后换成了一些冷热电三联供的这种制热机组，包括冷热电三联供系统，这样可以减少一些储能的规模，把它变成更有效的能源利用的方式。远期大概600万左右，我们会把整个光伏发电加到750千瓦这样的规模。这个规模之后，为什么要分享这个成本?离网的这些项目，我们看到这种在非洲的案例，这么多年一直没有发展起来，一个很大的原因，是否能找到一个合适的商业模式的概念。无论是近期还是远期，近期我们看到大概180万的成本，或者200万的成本，200万的成本只有250个千瓦，一年这个区域用电量也就是30万度电，这还是个农业园区，30万度电，60万的电费。如果按照我们中国用电的成本，或者说是发电的成本，造价上来讲差别不会特别大，可能中国稍微便宜一些也就要150万左右，如果建立这样一个系统150万，130万，这样一个成本，按照我们现在的用电成本是很难收回这种离网式的，或者说用电的系统建设成本的。只有在非洲区域，或者极度缺电，主网很难延伸的区域，才能够负担得起这样的建设成本和运行的成本，这好像是一个悖论，非洲非常穷，非常缺电，但是它整个能负担的用电的成本其实是更高的，它能够接受的我们给它设计的这种技术路线，在经济承受性方面是更高的。在中国的农村，如果我们建设类似的这样一个系统，能不能有经济上的可能性，这是我们很关心，或者说我们很担心的一个问题，一个是系统，如果它的经济可行性达不到，它的发展很难形成相对的规模。这是里面的一些内容，我们现在用的冷热电三联供的系统，这是在中国很常见的系统，它可以制冷、制热，包括制电，是解决储能规模比较有效的手段。刚才几位专家分享的这些新技术也都非常好，在这个区域可能也有更好的应用，我们接下来也可以和大家再做一些联系。

当然，非洲还有一些光伏、水泵，包括光伏农业灌溉，光伏包括农业机械，就是利用可再生能源的农业机械这样一些基本应用，我们希望能放在这个区域，这是整个非洲的案例。

讲完非洲之后，我们再说一个中国国内的案例，这是清洁能源供暖的项目，在青海的一个情况，在曲麻河,离县政府大概150公里，5000人，海拔4000多米非常高。我们在这里希望能够解决的问题,一个是偏远农牧区清洁能源供暖无人职守智能远程控制，第二是高寒地区电气和元器件的安全性和稳定性，包括光储一体化模块化的技术，包括运行的策略，包括供电、采暖、智能控制这些策略，这是在青海做的一个工作。

在青海做了两个项目的试点，也做了希望解决的技术难点和主要创新点的一些研究。当然还有一些现在做的很多是所谓“光伏+”，光伏+生态修复，光伏+智慧能源，多能互补，包括清洁能源和储能的一些研究。

这也是前两年做的内容，大规模的光伏电站对生态环境影响的研究，我先把主要的结论分享一下，光伏电站的建设有气候要素，有土壤要素，植被覆盖的要素，包括固碳能力的要素，我们知道荒漠化地区通过光伏进行生态修复还是有一定的可行性。但是原来都是在一个定性的描述上，前两年就开展了一个定量研究区域光伏电站的生态效应、环境效应这样一个题目，主要做了一些工作，对它的风速、风向、气温，包括湿度、降雨、植被、碳汇、碳通量进行了一些监测，这是一些现场的情况，这是整个电站的建设，基本上到2013年开始建设，2019年建完，100平方公里左右，这是整个园区植被覆盖的情况，可以看到逐年的植被覆盖基本上在增加，从2012年～2019年逐年增加的一个趋势，这是建站前和建站后的一个比较，可以发现，七八月植被覆盖的增幅大概能达到15%左右，后面运行和改善的效应还是比较明显的。

气候的要素可以看到，整个园区内日间风速降了将近40%，夜间风速降了45%左右，温度日间降低气温大概0.01度，夜间降温1.21度，湿度有所增加，日间增加0.46%，夜间大概5%左右，这是一些基本的情况。当然土壤温度、土壤湿度、土壤养分都有一些改善，这是环境要素的一些内容。这是整个碳通量的情况，整体来讲，净生态系统的交换量为负值，还是从大气系统里面吸收了一定的二氧化碳进行了固碳的作用。这样就形成了一个良性循环：温度提升了，植被恢复了，温度降低了，湿度提升了，风速降低了，同时对光伏电站本身来讲，又可以抑尘，在组件清洗方面可以有些提升土壤湿度的效果，降温提升了组件的发电量，同时支架稳定又降低了支架的投资。地面的系统能够形成地面的稳流，提高了系统的可靠性，降低了支架的投资。这是一些现场的照片，原始的地貌基本上是光秃秃的，现在的这些植物长得比较好。还有一些多能互补的情况。为什么讲这个案例?光伏的开发国内我们都是在讲这种大型基地化的开发，大型基地化的开发成本优势相对比较明显，我这边分享的内容实际上是在我们国家偏远的这些地区，在发电的效益，经济效益之外还产生了相当大的生态效益，这个生态的效益除了我们说减碳，包括土壤生态修复，这些可能比它的发电效益本身更值得我们去关注，尤其对我们广大农村地区来讲，前面我也提出了我的担忧，农村发展分布式的商业模式到底是什么样的，能不能找到一个合适的商业模式，或者找到一个合适的成本模型。我们觉得这是一个未来可能的方向，不仅仅只是从它的发电收益来考虑这个问题，而是系统地把减碳，把绿电、环境效益也进行一个综合的计算和统计，或者有什么样的政策手段能够让农村的分布式的效益最大化，一个是最大化，另外要可实现可兑现，这样对我们农村的分布式的这样一些能源项目有更好的政策支持，或者大家有更高的积极性。

最后说一下挑战和建议。机遇已经非常好了，国家今年发改委，包括农村振兴办公办也发了一些政策性的文件，包括各个省也都对文件进行了相应的政策出台，整体来说国家非常重视农村的分布式能源的发展，应该是恰当其时。但是我们还是更关注挑战和建议，前面几位专家已经讲得很清楚了，我这里只讲一些个人的看法。

第一，如何让可再生能源装机更好发挥作用?广大的农村区域装机还是非常多的，可装的资源非常多。另外一个情况是我们现在的可再生能源装机……昨天我去参加IEA年度报告的一个发布会，中国的可再生能源的装机应该说非常大，现在还是成规模的建设，可再生能源装机还是以非常高速的状态发展，对实现3060的目标有非常大的助力。但是装机大和发电量大，在整个能源系统里面的占比如何更好地发挥已有可再生能源的装机，让它更好地发挥作用，把它的效应发挥出来，其实我们现在也在考虑，我们不能单纯地去觉得农村的资源量很大。现在这种成规模的可再生能源整个利用率还要进一步提升的情况下，如果一味地去追求农村的装机，可能会导致整个系统进一步加剧装机很大，但是发电量不足这样的情况，这就是如何让可再生能源装机，尤其在农村去做的这些装机能够发挥更好的作用。

第二，如何能够找到更合适的商业模式，刚才我一直在提的就是它的经济性问题，如何能让老百姓负担得起，或者老百姓能够从中受益，有没有投资商能够对它进行大规模的投资和集约式的开发，能够更好地发挥它的良好政策的效用。

第三，整个发展的几个情况。一个是要因地制宜，探索各个区域特色的可再生能源发展途径;二是应该有一个整体规划。虽然现在规划据我了解处在整体的概念阶段，每个区域，包括整体一个省，以省为单位，或者以市为单位，或者从全国的角度，这种分布式和整个主网之间整体的关系是什么样的?每个区域应该怎么样去发展它的分布式能源?我觉得还是需要有一个顶层的设计，探索区域整体协调发展的一个路径，因为很多分布式的光伏或者分布式能源的决策权都在县里，甚至在乡里，每个县、每个乡单独看起来都是一个可行的，尤其是有的地方先行先试，或者他们做得很好，但是整体来看在全国的层面上究竟是怎么样的一个概念，或者怎么样的一个影响，我觉得我们还是期待有一个整体的规划;三是我们希望在政策这块有一些探索，包括电价、补贴、绿电怎么样去提高参与者的这种获得感，或者提高他们的收益，这是我们比较关注的。

第四，我们还是希望能够示范先行，先开展一些典型意义的示范项目，开展回顾，然后再适度铺开，一开始是不是需要那么大规模的整体全国全面铺开?是不是我们有一些示范的项目或者示范的基地，充分论证，有了规划之后再开始有一个比较好的推开，会让我们整个乡村振兴，或者通过可再生能源助力乡村振兴大的政策有一个更好的落地的环境。

这是我简单给大家分享的一个内容，谢谢大家。

主持人 张凯：感谢来自水电水利规划设计总院的姜昊主任的介绍。其中非洲离网光伏的案例和中国青海的案例都是从比较宏观的视角俯视了可再生能源在乡村发展的一些问题，其中“光伏+”中的生态修复跟它对于农业的协同效应让我印象很深刻。最后，姜主任又从宏观规划和商业模式的视角给乡村发展分布式可再生能源提出了一些建议，谢谢姜主任。