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一、转变观念
绿色能源示范县建设是农村能源发展史上的里程碑,是农村能源建设观念的重大转变,是农村能源走向市场,融入国家能源体系的开始。因此,绿色能源示范县在选择可再生能源利用技术前,必须首先完成观念的转变,否则将难以做出正确的判断。
1、变“自给自足”为“产销分离”。
实现农村用能的自给自足在特定的条件和较小的区域范围内是可以实现的,但是,将自给自足的模式作为我国农村能源建设模式是不合适的。农村地区赋存大量的生物质资源,但是农村地区的消费并不局限于此,电力、成品油等产品还是需要输入。此外,随着农村经济等发展和农民生活水平的提高,农村生活用能中商品能源的比重越来越大,当地生物质资源剩余将不断增加。
鉴于以上情况,农村能源生产和消费理念应该从自给自足转变为产销分离,通过市场和货币,使农村可再生能源资源真正成为商品,参与流通,才能有效地融入国家大能源体系。
2、变“就地利用”为“就地转化”。
农村生活用能供应体系实际上都属于公用事业的范畴,与医疗、教育、道路、供水、污水处理、垃圾处理等公共事业的本质是相同的。所以,能源供应不应以用能者的“成份”区别, “城乡一体化”是未来农村生活用能供应体系发展的必然趋势, “乡镇企业”的概念消失,已经充分体现了这一点。
3、民用能源供应体系特征。
农村生活用能与城市生活用能相同,均属于民用能 长期以来,农村可再生能源利用的观念是“就地利用”,这其实是自给自足观念的衍生物,就地利用的规模和方式取决于消费端,资源丰富地区有可能因为消费用户不足而浪费,用户充足的地区则可能因为资源不足而造成供应不足,极大地限制了农村可再生能源利用产业发展。
可再生能源资源“就地转化”,其规模和方式则取决于资源,有多少资源,就转化多少,转化的能源产品可以优先供应当地用户,剩余部分可以向外输出,有利于提高可再生能源资源的转化率,这就保证了在资源充足地区可以最大限度地利用可再生能源。
二、明确属性
“农村生活用能”指农村地区居民消费的生活能源,历来是一个单独的概念,然而,农村能源的本质属性是公共事业。
1、农村生活用能属于公共事业。
如表1—1所示,可以发现城乡生活用能的本质是相同的,区别只是使用者的职业不同。源,具有以下特征:
民用能源优先保证供应。 政府财政对民用能源提供补贴。
民用能源价格低于企业用能。
政府对能源供应企业实施监管和必要的干预。
在政府部门制定的框架下,实行收费制度。
民用能源供应体系实行市场化运行。
三、绿色能源示范县技术选择原则
绿色能源示范县建设过程中,需要转变观念,充分认识到农村能源产业和农村生活用能的本质属性,才能做出正确的技术选择。
绿色能源示范县技术选择需要掌握四个关键词,分别为“因地制宜”、“规模化”、“专业化”、“市场化”。四个关键词之间有着内在的联系,“因地制宜”是绿色能源示范县技术选择的基本原则,“市场化”是最终结果,“规模化”是实现市场化的基础,“专业化”则是实现市场化的手段。
1、技术选择“因地制宜”。
绿色能源示范县技术选择首先要坚持“因地制宜”的原则,特别是在选择规模化技术时更要慎重,在技术选择时要结合当地的实际情况,需要综合考量资源、需求、经济发展状况、农民收入水平、技术条件等因素,选择最为适合本地区的技术路线。具体为:
(1)资源条件
秸秆资源的品种分布和用途(还田、饲料、燃料、工业原料比例)
收集损失
复种指数
养殖场数量和分布
(2)当地气候条件
无霜期
有无采暖期和采暖期时间
原料储存腐烂霉变可能
(3)运输条件
农田密度
道路状况
水面运输可能性
水面对运输造成对障碍
(4)用能相关情况
人均能源消费量和能源价格
生活用能习惯
居住地地形地貌(是否适宜铺设燃气管道)
(5)人文环境
农村区域经济发展状况
农民经济收入
农民商品意识
政府相关部门意识
当地工业发展状况
当地环境容量
2、运行模式“市场化”。
公用事业项目最终的表现形式是,在政府补贴和监管并举的前提下,实行市场化运行。
农村生活用能供应体系属于公用事业,理应得到财政支持,但不能完全依赖财政补贴。项目必须实行财政补贴下的市场化运行,否则将缺乏活力,产业没有可持续性。目前农村生活用能项目大多未实现市场化运行,绿色能源示范县的开展,将为农村生活用能的市场化和城乡一体化发展提供了良好的契机。
3、项目布局“规模化”。
实现市场化运行,是保证项目可持续发展的根本,而市场化运行的前提是项目运行必须获得合理的收入并有所盈余,目前农村生活用能项目普遍规模较小,收入主要来自两个方面,其一为政府的财政补贴,其二为对能源消费用户的收费,但是,现行的政府补贴一般只是对建设投资给予补贴,作用是减少折旧,提高项目运行费用,而对农户的收费不能过高,所以项目难以实现盈利。
扩大项目的规模,增加项目对农村生活用能供应之外对产出,并使这部分收入成为主要的收入来源,弥补为农村生活用能供应的亏损,实现项目的市场化运行,是绿色能源示范县项目选择中需要重点关注的模式。
以民用燃气供应系统为例,考虑到民用燃气使用的峰谷差太大,设计标准规定,城市燃气供应系统中,民用燃气供应量占燃气供应总量的比例应低于20%。目前全国建成了村级秸秆气化集中供气站近1000座,已有一半以上不能够正常运行,能够运行的气化站中大部分是作为村里的福利,所有运行费用由村公共经费负担。这些气化站每天仅运行1~2小时,负荷率极低,无法实现市场化运行。
如果生物质气化站的规模扩大,在供应当地居民生活用燃气的同时,配套建设5MW并网发电机组。按供应1000户农户的生活用气计,全天的用气量仅相当于气化站不足1小时的产气量。对这样的秸秆气化发电厂而言,供应燃气的收入在总收入中仅占很小的比例,即使收费很低,甚至免费,对企业的经济效益并不会造成很大的影响,而且生物质发电上网还可以获得可再生能源电价附加,因此仍然可以实现市场化运行。因此,占绿色能源示范县建设中,要尽量选择可以做到“以城补乡”、“以工养农”,实现市场化运行的项目。
随着项目规模的扩大,将有利于提高项目建设的技术水平以及规范化、标准化程度,促进技术进步;同时,也有利于吸引更多的商业资本、专业企业和技术人才加入“绿色能源示范县”的建设,对推动农村能源产业发展有着重要对意义。
4、建设管理“专业化”。
目前农村生活用能,特别是大中型沼气项目,主要 由养殖场作为项目投资方,这对产业发展极其不利,养殖场对主要业务是养殖,缺少沼气制取(供气/发电)方面的专业人才队伍和管理机制,同时,养殖场建成沼气工程后所得到的经验将无用武之地。
在绿色能源示范县的建设过程中,应鼓励投资公司、能源公司等类型的专业机构来建设和管理项目,因为这些公司具有完整的项目建设和运行管理的人才,随着项目建设数量的增加,技术积累将越来越多,专业化程度将越来越高,将有效地促进产业技术进步。
四、利用技术分类
农村可再生能源资源主要有生物质能、太阳能、水能,以下介绍仅限于这三种最主要的资源。此外,风能、地热能等有一定的利用价值的资源暂不讨论。
1、生物质能利用技术分类。
生物质能资源是包含种类最多的可再生能源,主要有农业剩余物和农产品加工剩余物、林业剩余物和木材加工剩余物、畜禽粪便、生活垃圾和生活污水。
生物质能不仅资源种类繁多,而且利用技术种类也较多。如图所示,生物质能利用技术可分为热化学法、生化法、化学法、物理法等四大类。
(1)热化学法
热化学法指生物质原料在高温下发生化学反应,转换为易于利用的能源产品,主要技术包括直接燃烧、气化、热解(干馏)、直接液化等,不同的方法可以将生物质能转换为热能、电力、生物质燃气、生物碳、生物油灯产品。
(2)生物化学法
生化法指依靠微生物将生物质原料分解,产生沼气或燃料乙醇。
(3)化学法
化学法指生物质原料与添加的化学物质直接发生化学反应,产生的能源产品主要有生物柴油和甲醇、二甲醚等。
(4)物理法
物理法指采用物理等方法对生物质原料进行加工,改变原料对物理性状,使之成为具有一定标准的,易于使用的能源产品,即生物质压缩成型燃料。
2、太阳能利用技术分类。
太阳能利用主要有光伏发电和光热利用两大类。
(1)太阳能光伏发电
适用于农村能源的光伏技术主要是太阳能光伏独立电站,用于解决电网无法覆盖地区无电人口的用电问题。此外,在牧区户用光伏发电系统可以用于解决牧民在游牧过程中的用电问题。
(2)太阳能热利用
太阳能热利用的方式较多,最主要的是太阳能热水器,太阳能热水器的主要利用方式有两种,一为户用热水器,用于供应家庭的生活用热水;另一种利用方式为集中式利用,集中式利用是以一定数量的太阳能热水器统一安装,并为某个特定的用途供应热水或热量,如为建筑物采暖,作为公共浴室等。
3、小水电技术分类。
小水电建设项目是指装机容量25000kW以下电站和其配套电网的新建、改建、扩建、复建、更新改建项目,包括农村水电地N50000kW及以下容量的中型电站。
微水电也属于小水电的范畴,微水电是指装机容量在10kW以下,电网独立运行。
小水电的建设和运行已经实现完全的市场化,本文不再讨论。
绿色能源示范县建设是农村能源发展史上的里程碑,是农村能源建设观念的重大转变,是农村能源走向市场,融入国家能源体系的开始。因此,绿色能源示范县在选择可再生能源利用技术前,必须首先完成观念的转变,否则将难以做出正确的判断。
1、变“自给自足”为“产销分离”。
实现农村用能的自给自足在特定的条件和较小的区域范围内是可以实现的,但是,将自给自足的模式作为我国农村能源建设模式是不合适的。农村地区赋存大量的生物质资源,但是农村地区的消费并不局限于此,电力、成品油等产品还是需要输入。此外,随着农村经济等发展和农民生活水平的提高,农村生活用能中商品能源的比重越来越大,当地生物质资源剩余将不断增加。
鉴于以上情况,农村能源生产和消费理念应该从自给自足转变为产销分离,通过市场和货币,使农村可再生能源资源真正成为商品,参与流通,才能有效地融入国家大能源体系。
2、变“就地利用”为“就地转化”。
农村生活用能供应体系实际上都属于公用事业的范畴,与医疗、教育、道路、供水、污水处理、垃圾处理等公共事业的本质是相同的。所以,能源供应不应以用能者的“成份”区别, “城乡一体化”是未来农村生活用能供应体系发展的必然趋势, “乡镇企业”的概念消失,已经充分体现了这一点。
3、民用能源供应体系特征。
农村生活用能与城市生活用能相同,均属于民用能 长期以来,农村可再生能源利用的观念是“就地利用”,这其实是自给自足观念的衍生物,就地利用的规模和方式取决于消费端,资源丰富地区有可能因为消费用户不足而浪费,用户充足的地区则可能因为资源不足而造成供应不足,极大地限制了农村可再生能源利用产业发展。
可再生能源资源“就地转化”,其规模和方式则取决于资源,有多少资源,就转化多少,转化的能源产品可以优先供应当地用户,剩余部分可以向外输出,有利于提高可再生能源资源的转化率,这就保证了在资源充足地区可以最大限度地利用可再生能源。
二、明确属性
“农村生活用能”指农村地区居民消费的生活能源,历来是一个单独的概念,然而,农村能源的本质属性是公共事业。
1、农村生活用能属于公共事业。
如表1—1所示,可以发现城乡生活用能的本质是相同的,区别只是使用者的职业不同。源,具有以下特征:
民用能源优先保证供应。 政府财政对民用能源提供补贴。
民用能源价格低于企业用能。
政府对能源供应企业实施监管和必要的干预。
在政府部门制定的框架下,实行收费制度。
民用能源供应体系实行市场化运行。
三、绿色能源示范县技术选择原则
绿色能源示范县建设过程中,需要转变观念,充分认识到农村能源产业和农村生活用能的本质属性,才能做出正确的技术选择。
绿色能源示范县技术选择需要掌握四个关键词,分别为“因地制宜”、“规模化”、“专业化”、“市场化”。四个关键词之间有着内在的联系,“因地制宜”是绿色能源示范县技术选择的基本原则,“市场化”是最终结果,“规模化”是实现市场化的基础,“专业化”则是实现市场化的手段。
1、技术选择“因地制宜”。
绿色能源示范县技术选择首先要坚持“因地制宜”的原则,特别是在选择规模化技术时更要慎重,在技术选择时要结合当地的实际情况,需要综合考量资源、需求、经济发展状况、农民收入水平、技术条件等因素,选择最为适合本地区的技术路线。具体为:
(1)资源条件
秸秆资源的品种分布和用途(还田、饲料、燃料、工业原料比例)
收集损失
复种指数
养殖场数量和分布
(2)当地气候条件
无霜期
有无采暖期和采暖期时间
原料储存腐烂霉变可能
(3)运输条件
农田密度
道路状况
水面运输可能性
水面对运输造成对障碍
(4)用能相关情况
人均能源消费量和能源价格
生活用能习惯
居住地地形地貌(是否适宜铺设燃气管道)
(5)人文环境
农村区域经济发展状况
农民经济收入
农民商品意识
政府相关部门意识
当地工业发展状况
当地环境容量
2、运行模式“市场化”。
公用事业项目最终的表现形式是,在政府补贴和监管并举的前提下,实行市场化运行。
农村生活用能供应体系属于公用事业,理应得到财政支持,但不能完全依赖财政补贴。项目必须实行财政补贴下的市场化运行,否则将缺乏活力,产业没有可持续性。目前农村生活用能项目大多未实现市场化运行,绿色能源示范县的开展,将为农村生活用能的市场化和城乡一体化发展提供了良好的契机。
3、项目布局“规模化”。
实现市场化运行,是保证项目可持续发展的根本,而市场化运行的前提是项目运行必须获得合理的收入并有所盈余,目前农村生活用能项目普遍规模较小,收入主要来自两个方面,其一为政府的财政补贴,其二为对能源消费用户的收费,但是,现行的政府补贴一般只是对建设投资给予补贴,作用是减少折旧,提高项目运行费用,而对农户的收费不能过高,所以项目难以实现盈利。
扩大项目的规模,增加项目对农村生活用能供应之外对产出,并使这部分收入成为主要的收入来源,弥补为农村生活用能供应的亏损,实现项目的市场化运行,是绿色能源示范县项目选择中需要重点关注的模式。
以民用燃气供应系统为例,考虑到民用燃气使用的峰谷差太大,设计标准规定,城市燃气供应系统中,民用燃气供应量占燃气供应总量的比例应低于20%。目前全国建成了村级秸秆气化集中供气站近1000座,已有一半以上不能够正常运行,能够运行的气化站中大部分是作为村里的福利,所有运行费用由村公共经费负担。这些气化站每天仅运行1~2小时,负荷率极低,无法实现市场化运行。
如果生物质气化站的规模扩大,在供应当地居民生活用燃气的同时,配套建设5MW并网发电机组。按供应1000户农户的生活用气计,全天的用气量仅相当于气化站不足1小时的产气量。对这样的秸秆气化发电厂而言,供应燃气的收入在总收入中仅占很小的比例,即使收费很低,甚至免费,对企业的经济效益并不会造成很大的影响,而且生物质发电上网还可以获得可再生能源电价附加,因此仍然可以实现市场化运行。因此,占绿色能源示范县建设中,要尽量选择可以做到“以城补乡”、“以工养农”,实现市场化运行的项目。
随着项目规模的扩大,将有利于提高项目建设的技术水平以及规范化、标准化程度,促进技术进步;同时,也有利于吸引更多的商业资本、专业企业和技术人才加入“绿色能源示范县”的建设,对推动农村能源产业发展有着重要对意义。
4、建设管理“专业化”。
目前农村生活用能,特别是大中型沼气项目,主要 由养殖场作为项目投资方,这对产业发展极其不利,养殖场对主要业务是养殖,缺少沼气制取(供气/发电)方面的专业人才队伍和管理机制,同时,养殖场建成沼气工程后所得到的经验将无用武之地。
在绿色能源示范县的建设过程中,应鼓励投资公司、能源公司等类型的专业机构来建设和管理项目,因为这些公司具有完整的项目建设和运行管理的人才,随着项目建设数量的增加,技术积累将越来越多,专业化程度将越来越高,将有效地促进产业技术进步。
四、利用技术分类
农村可再生能源资源主要有生物质能、太阳能、水能,以下介绍仅限于这三种最主要的资源。此外,风能、地热能等有一定的利用价值的资源暂不讨论。
1、生物质能利用技术分类。
生物质能资源是包含种类最多的可再生能源,主要有农业剩余物和农产品加工剩余物、林业剩余物和木材加工剩余物、畜禽粪便、生活垃圾和生活污水。
生物质能不仅资源种类繁多,而且利用技术种类也较多。如图所示,生物质能利用技术可分为热化学法、生化法、化学法、物理法等四大类。
(1)热化学法
热化学法指生物质原料在高温下发生化学反应,转换为易于利用的能源产品,主要技术包括直接燃烧、气化、热解(干馏)、直接液化等,不同的方法可以将生物质能转换为热能、电力、生物质燃气、生物碳、生物油灯产品。
(2)生物化学法
生化法指依靠微生物将生物质原料分解,产生沼气或燃料乙醇。
(3)化学法
化学法指生物质原料与添加的化学物质直接发生化学反应,产生的能源产品主要有生物柴油和甲醇、二甲醚等。
(4)物理法
物理法指采用物理等方法对生物质原料进行加工,改变原料对物理性状,使之成为具有一定标准的,易于使用的能源产品,即生物质压缩成型燃料。
2、太阳能利用技术分类。
太阳能利用主要有光伏发电和光热利用两大类。
(1)太阳能光伏发电
适用于农村能源的光伏技术主要是太阳能光伏独立电站,用于解决电网无法覆盖地区无电人口的用电问题。此外,在牧区户用光伏发电系统可以用于解决牧民在游牧过程中的用电问题。
(2)太阳能热利用
太阳能热利用的方式较多,最主要的是太阳能热水器,太阳能热水器的主要利用方式有两种,一为户用热水器,用于供应家庭的生活用热水;另一种利用方式为集中式利用,集中式利用是以一定数量的太阳能热水器统一安装,并为某个特定的用途供应热水或热量,如为建筑物采暖,作为公共浴室等。
3、小水电技术分类。
小水电建设项目是指装机容量25000kW以下电站和其配套电网的新建、改建、扩建、复建、更新改建项目,包括农村水电地N50000kW及以下容量的中型电站。
微水电也属于小水电的范畴,微水电是指装机容量在10kW以下,电网独立运行。
小水电的建设和运行已经实现完全的市场化,本文不再讨论。