640381198510013224
摘要:本文介绍了可再生能源分布式发电技术,分析了中国农村电力系统的现状和面临的挑战,探讨了太阳能、风能、生物质能等可再生能源分布式发电在农村电力系统中的应用情况。通过经济效益、环境效益和社会效益三个维度,分析了可再生能源分布式发电的发展效益。展望了未来可再生能源分布式发电在农村电力系统中的发展趋势,提出了相关政策建议,以期为推动农村可再生能源开发利用、助力乡村振兴提供参考。
关键词:可再生能源;分布式发电;农村电力系统;光伏发电;风力发电;生物质能
引言
随着经济社会的快速发展,能源需求不断增长,传统化石能源日益枯竭,环境污染问题日益突出。发展可再生能源已成为世界各国的共识。中国农村地区地域辽阔,农村电力系统与城市电网存在较大差异,传统电网难以全面覆盖。利用本地可再生能源进行分布式发电,对于解决农村电力供应不足、改善农村生态环境、促进农村经济社会可持续发展具有重要意义。本文将概述可再生能源分布式发电技术,分析农村电力系统现状,探讨可再生能源分布式发电在农村电力系统中的应用情况、发展效益,并对未来发展趋势和相关政策提出建议。
1 可再生能源分布式发电技术概述
可再生能源分布式发电是利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源,采用小型化、模块化、分散式的发电设备,在用电负荷附近就地发电,就近并网或供电的发电方式。与集中式发电相比,分布式发电具有清洁低碳、灵活高效、投资少、建设周期短等优势。常见的可再生能源分布式发电技术包括太阳能光伏发电、风力发电、生物质发电等。随着技术进步,可再生能源分布式发电的发电效率不断提高,发电成本逐步下降,在农村电力系统中的应用逐渐兴起。
2 农村电力系统现状分析
2.1 农村电力系统的特点
与城市电网相比,农村电力系统呈现出负荷分散、用电量小、电压等级低、供电半径长、线路复杂等特点。大部分农村地区缺乏常规能源,电力基础设施薄弱,供电可靠性和电能质量不高。农村用电高峰主要出现在早晚,而白天用电负荷很低,负荷波动大。农村居民生活、农业生产、乡镇企业是农村主要用电对象,不同类型用电需求差异明显。农村电力需求随着经济社会发展不断增长,供需矛盾突出。
2.2 农村电力供应现状
目前,中国农村电力供应主要依靠常规电网延伸和独立微电网。大电网不断向偏远农村地区延伸,但受地理、经济等因素限制,全面覆盖难度大、成本高。很多边远山区村庄通过独立微电网实现供电,主要依靠柴油发电,供电成本高,污染大,供电稳定性差。近年来,光伏、风电等可再生能源在农村的应用逐步推广,但总体比例仍然较低。农村电力普及率和供电质量亟待进一步提高。
2.3 农村电力系统面临的挑战
农村电力系统面临诸多挑战:一是农电基础设施薄弱,电网覆盖不全面,部分农村地区电力严重短缺;二是农村供电质量不高,线损大,电压不稳,严重制约农村经济发展;三是农村可再生能源开发利用不足,分布式电源接入水平较低;四是农村电力市场化进程滞后,电价补贴等政策机制不健全;五是农村电工短缺,运维能力不足。破解上述难题,需要因地制宜利用本地可再生能源,优化农村电力系统。
3 可再生能源分布式发电在农村电力系统中的应用
3.1 太阳能光伏发电在农村的应用
我国幅员辽阔,农村地区普遍日照条件优越,非常适合发展光伏发电。目前农村光伏发电主要有户用分布式、村级电站、渔光互补等模式。农户可在屋顶、院落、农田等闲置场地安装光伏电池板,自发自用,富余电量上网出售。一些光照资源丰富的村庄通过共建村级光伏电站,为全村供电,促进集体经济发展。渔光互补光伏电站在农村水域大量兴建,白天发电,夜间用于渔业养殖,实现了综合效益最大化。截至2022年底,全国光伏发电装机达到390GW,其中40%分布在农村地区。
3.2 风能发电在农村的应用
我国农村地区风能资源丰富,尤其是“三北”地区具有建设风电场的良好条件。目前农村风电开发以分散式小型风力发电机为主,单机容量在数百瓦到数十千瓦不等。风电机组可直接为农户、牧民供电,也可并入县、乡村电网。一些风能资源优越的农村地区,通过引进大型风电企业投资,建设了规模化风电场,有力促进了当地经济社会发展。但总体而言,农村地区的风能开发利用程度仍然偏低,风电并网还面临诸多技术和体制障碍。
3.3 生物质能发电在农村的应用
我国是农业大国,农林废弃物等生物质资源十分丰富。利用农作物秸秆、畜禽粪便、林木废料等生物质进行气化发电,不仅可以为农村提供清洁电力,还可以减少环境污染,促进农村生态文明建设。目前,农村生物质发电以秸秆气化为主,多采用小型移动式气化炉和燃气发电机组,电力主要满足农户生活用电。部分农村地区通过建设大型沼气工程,利用畜禽粪污发酵产生的沼气进行发电,不仅提高了能源利用效率,也实现了废弃物资源化利用。近年来,国家加大了农村生物质能示范项目建设力度,但成本较高,规模化应用仍面临挑战。
4 可再生能源分布式发电在农村电力系统中的效益分析
4.1 经济效益分析
可再生能源分布式发电可以有效降低农村电力供应成本。利用本地丰富的可再生能源,就地发电,供电半径短,线损小,不仅节约了电网投资和运行维护费用,也为农民创造了一定的收益。以农村户用光伏发电为例,农户可将富余电量并网销售,每年可获得数千元收入,有效增加了农民的经济收入。同时,可再生能源分布式发电项目的建设、运营、维护等环节可带动农村就业,拉动农村相关产业发展,促进农村经济多元化。
4.2 环境效益分析
与化石能源相比,可再生能源分布式发电可显著减少温室气体和污染物排放,具有良好的环境效益。以生物质能发电为例,每利用1吨农作物秸秆发电,可减排二氧化碳1.6吨。在缺乏垃圾处理设施的农村地区,就地利用生活垃圾、畜禽粪便等进行沼气发电,不仅提供了清洁能源,还可以有效防治环境污染,改善农村人居环境。目前,全国农村每年可收集秸秆8亿吨,折合标准煤2亿吨,减排潜力巨大。合理开发农村可再生能源,对于建设农村生态文明具有重要意义。
4.3 社会效益分析
发展可再生能源分布式发电可有效改善农村电力供应状况,提高农村居民生活质量。通过分布式电源并网,可提高农村电网供电可靠性,解决电压不稳、频繁停电等问题。利用可再生能源独立供电系统,偏远农村地区告别了无电困扰,用上了安全可靠的电力。农村居民不仅能享受到清洁电能,还可以发展电气化生产,促进农业现代化。同时,农村可再生能源产业的发展有利于提高农民科技文化素质,培育新型职业农民,激发农村创新创业活力,助力乡村振兴。
结论
可再生能源分布式发电是解决农村电力短缺、优化农村电力系统的重要途径。太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电等在农村地区的应用日益广泛,在改善农村电力供应的同时,产生了良好的经济、环境和社会效益。随着相关技术进步、体制机制完善和政策支持力度加大,未来可再生能源分布式发电将成为农村电力供应的重要组成部分。为促进农村可再生能源分布式发电健康发展,应着力加强农村电网改造、完善价格补贴政策、创新投融资机制、推进农村能源市场化改革、加大宣传培训力度等。在碳达峰碳中和目标引领下,可再生能源分布式发电正迎来新的发展机遇,必将在助力乡村振兴中发挥更大作用。
参考文献
[1]张垚. 共生视角下分布式可再生能源开发规模及配置优化模型[D]. 华北电力大学(北京), 2023.
[2]田伟昊. 绿色发展视域下内蒙古可再生能源发展研究[D]. 内蒙古民族大学, 2023.
[3]徐奕琳. 农村经济开发区多能互补可再生能源发电规划研究[D]. 华北电力大学, 2021.