核心提示 “十四五”規劃綱要提出,“全面實施鄉村振興戰略”“加快農業農村現代化”。農村能源是農業農村發展的重要物質基礎。國網能源院專家認為,應構建以電為中心、農業農村與能源跨領域深度耦合的農村能源互聯網,更好地服務鄉村振興戰略實施。
全面推進鄉村振興對農村能源發展提出更高要求
農村能源是農業農村發展的重要物質基礎,構建綠色高效的能源供應消費體系是農業農村經濟發展的必要保障。農業農村現代化發展的趨勢下,能源的角色將會更加重要——現代農業園區、農業加工企業等生產流程的電氣化、現代化水平不斷提升,對能源供應的多元化、定制化及安全性均提出更高要求;農村能源普遍服務水平的提升關系農民的獲得感、幸福感;農村能源生產消費清潔化、高效化的發展趨勢將有助于打造綠色低碳的生活環境,助力“美麗鄉村”建設。
我國農村地區的太陽能、生物質能等可再生能源資源豐富,開發潛力大。當前,我國農村能源消費仍處于增長階段,電氣化水平有進一步提升的空間。
同時,我國農村電力基礎設施和供電服務的水平相對較高,但燃氣、熱力管網的建設和服務水平有待提升。受發展模式、經濟性制約,其可持續發展動力主要在三方面受限。
一是農村能源基礎設施投資需求大、投資額高企,投資回收期普遍較長。二是農村能源發展受應用場景、經濟性的制約,存在可持續運營難題。例如,受氣源氣價影響,燃氣、熱力網絡的經濟性問題影響了經營主體可持續運營。今年中央一號文件提出“推進燃氣下鄉”,未來農村燃氣網絡勢必迎來較快發展,但應用場景有待明確。三是依賴政府補貼、國有企業幫扶。農村能源基礎設施和配套服務發展模式在運營體系構建、商業模式設計、價格補貼機制方面還比較粗放。在當前農業規模化、產業化的趨勢下,農村企業、合作社等新興主體有望參與到能源基礎設施建設運營中,催生出新的商業模式。
總體上看,我國農村能源發展取得了令人矚目的成就,但仍面臨諸多挑戰:能源基礎設施落后,氣、熱等基礎設施尚需進一步發展;清潔化程度不高,煤炭仍在能源消費中扮演重要角色;社會化服務能力相對滯后,主要依賴幫扶補貼,未形成市場化、多方參與的可持續發展模式;環保壓力較大,散燒煤、秸稈燃燒等給農村帶來了嚴重的環境污染問題。
基于我國農村能源發展的現實情況和未來農業農村發展的用能需求,農村能源互聯網具有在技術創新、模式創新等方面的多重優勢,能夠更好地服務鄉村振興戰略全面實施。
農村能源互聯網將支撐農業農村高質量發展
農村能源互聯網并未脫離能源互聯網的概念和范疇,而是結合農業農村特征的一種場景化實踐。具體來說是以電為中心,以堅強智能電網為基礎平臺,深度融合應用先進信息通信技術、控制技術與先進能源技術,支撐能源電力清潔低碳轉型、能源綜合利用及效率優化、多元主體靈活便捷接入,具有清潔低碳、安全可靠、泛在互聯、高效互動、智能開放等特征,深度結合農業農村發展需求的智慧能源系統。
農村能源互聯網是農業農村與能源的跨領域深度耦合,體現在能量流、農業物質流信息流、價值流的交叉融合,將支撐農村能源高質量發展,服務農業農村現代化。
● “能量流+農業信息流”
農業信息能夠反映農業生產的諸多特性,結合農業信息調整能源供給,如根據大棚溫度調節熱泵供溫、根據魚塘含氧量調節氧泵控制策略等,均能促進農業生產提質增效。
農業生產流程、作物生長的特性又給能源多樣化發展帶來更多想象空間,例如農作物的溫度敏感性相對較低,對其溫度調節設備的短時、寬幅度啟停介入可生成可觀的需求響應資源等。
● “能量流+農業物質流”
蔬菜大棚、禽畜養殖等均離不開能源供給。農業生產反過來也能促進能源生產,如秸稈、禽畜糞便等也是良好的生物質資源,可以用來產生沼氣后發電,從而形成能量流和農業物質流的耦合循環。
● “能量流+農業物質流信息流+價值流”
現代農業生產過程中的村集體、農業企業、農戶均具有能源生產者和消費者的多重身份,可以參與能源系統的運營,從而產生新的商業模式,如農村能源站、能源管網設施建設運營等。
農村能源互聯網除在技術方面需要因地制宜、創新發展外,更需要在業態模式方面進行探索,保證其可持續運營,提升農村能源社會化服務水平。
從技術角度看,農村能源互聯網技術的發展關鍵不在于技術本身,而在于結合農業農村場景化應用為導向的落地實踐。
現代化農業生產模式、生活用能場景給農業農村用能特性帶來深刻變化,這種變化催生了能源系統源、網、荷各環節的新技術開發需求。如電源側的風、光、生物質等可再生能源的開發利用技術,電網側的農村電、熱、沼氣等多能源網絡的規劃與運行優化技術,負荷側的農業農村用能特性分析與需求響應技術等。
從模式角度看,主要應解決農村能源互聯網的可持續運營問題,提升普遍供能服務水平,同時激發多元主體的參與積極性,形成農村能源互聯網持續運營能力。
一是通過構建農村能源互聯網推動形成清潔、低碳、高效的農村能源生產供應體系,促進清潔能源開發利用,滿足農業農戶多元化用能需求,推動用能成本降低,服務鄉村振興等國家戰略。
二是通過構建農村能源互聯網,發展現代農業、新農村背景下的新型農村能源系統規劃、運行及數字化支撐技術,實現農村能源資源的優化配置和能源系統的經濟、高效運轉。
三是明確農村能源互聯網投資建設運營主體,催生新的業態和商業模式,完善農村能源價格補貼機制,實現農村能源互聯網的可持續發展。
四是通過建設農村能源互聯網,率先實現多種能源系統的統一規劃、管理、運行,推動能源互聯網落地示范。
現代化農業園區:農村能源互聯網示范場景
現代化農業園區是未來農業發展的縮影,具有高價值、規模化等特征,是農村能源互聯網率先示范的場景。2017年以來,農業農村部(原農業部)和財政部批準創建了151個全產業鏈發展、現代要素集聚的國家現代農業產業園,帶動各地創建了3189個省、市、縣產業園。
農業園區適合發展農村能源互聯網主要體現在三方面:一是農業園區是未來農業發展的縮影, “農業園區化、農民職業化”是發展方向,園區具有規模大、產值高、示范效果好的特點;二是農業園區能源系統投資建設過程中存在多方利益主體,可以探索新興、可持續的能源發展模式;三是農業園區需求集中,冷、熱、電、氣需求多樣化,適合開展農村能源互聯網建設,保障現代化農業用能。
那么,農業園區農村能源互聯網建設有什么模式?
——推進綜合能源開發利用。因地制宜結合現代農業園區用能特點和太陽能、生物質資源稟賦優勢,利用沼氣三聯供、空氣源熱泵、大棚余熱回收等特色多能耦合網絡架構,利用分布式新能源開發、多能互補等技術,滿足用戶的電、氣、冷、熱多元化用能需求,提高可再生能源消納水平和能源綜合利用率。
——開展多能互補調度。針對農村綜合能源具有源荷特征多樣、時空分布廣、用戶用能行為復雜、管理控制環節多等特點,融合先進信息通信技術,研發集農村能源負荷預測、協同優化與運營管理于一體的智慧能量管理平臺,突破傳統能源系統簡單獨立的運行模式,實現農村能源互聯網“源網荷儲”協同優化調度。
——探索多方共建共贏的農村能源基礎設施建設新模式。針對農村能源基礎設施投資建設運營模式單一的現狀,可探索借助綜合能源服務等創新模式吸引多方主體參與,不斷提升農村能源服務水平。
(作者單位:國網能源研究院有限公司)
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