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    “二氧化碳排放(fang)力(li)爭(zheng)于2030年(nian)前(qian)達到峰(feng)值，努力(li)爭(zheng)取2060年(nian)前(qian)實(shi)(shi)現(xian)碳中和”是(shi)我國的(de)(de)目標承(cheng)諾。而實(shi)(shi)現(xian)雙碳目標，其中心任務正是(shi)以(yi)可再生電(dian)(dian)力(li)為基礎的(de)(de)零(ling)碳能(neng)源(yuan)替代目前(qian)以(yi)化石能(neng)源(yuan)為基礎的(de)(de)碳基能(neng)源(yuan)。可以(yi)預見(jian)的(de)(de)是(shi)，風電(dian)(dian)、光電(dian)(dian)將(jiang)是(shi)未(wei)來可再生電(dian)(dian)力(li)系統(tong)中最主要的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)，在未(wei)來電(dian)(dian)力(li)系統(tong)中容(rong)量(liang)將(jiang)占80%以(yi)上，發電(dian)(dian)量(liang)將(jiang)占60%左右。

    然而，在我國大(da)力發(fa)展風(feng)(feng)電(dian)和(he)光(guang)(guang)電(dian)，目(mu)前尚存在難點。一是(shi)安裝(zhuang)空間。根據測算，新增60億千(qian)瓦的(de)風(feng)(feng)電(dian)光(guang)(guang)電(dian)裝(zhuang)機就需要1億畝土地。二是(shi)有效消納。與(yu)火電(dian)不同，風(feng)(feng)電(dian)和(he)光(guang)(guang)電(dian)不易(yi)調(diao)控，其變(bian)化與(yu)用電(dian)需求不一致，如何協調(diao)電(dian)源與(yu)電(dian)負(fu)荷(he)的(de)關系，從而有效消納其發(fa)電(dian)量，是(shi)目(mu)前風(feng)(feng)電(dian)和(he)光(guang)(guang)電(dian)發(fa)展的(de)關鍵。

    反(fan)觀我國廣大(da)的(de)農(nong)村地區，能(neng)(neng)(neng)源(yuan)需(xu)求(qiu)旺盛(sheng)，但存在較大(da)的(de)減(jian)(jian)碳減(jian)(jian)煤空間，亟待(dai)清潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型。相關數據顯示(shi)，2019年我國農(nong)村散煤用(yong)量約1.4億噸(dun)，占全國非(fei)工(gong)業散煤的(de)90%以上，是減(jian)(jian)煤減(jian)(jian)碳的(de)重(zhong)點之(zhi)一。將燃煤、柴油(you)、秸稈等(deng)作(zuo)為主要(yao)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)直接(jie)燃燒，也(ye)成(cheng)為大(da)氣等(deng)環境(jing)污染的(de)重(zhong)要(yao)原(yuan)因。結合以上兩方面因素，筆者認(ren)為，在我國農(nong)村建(jian)設以屋頂光(guang)伏為基礎的(de)農(nong)村新型能(neng)(neng)(neng)源(yuan)系(xi)統，將可(ke)能(neng)(neng)(neng)成(cheng)為破(po)解風電光(guang)電發展(zhan)困境(jing)、助(zhu)力農(nong)村經濟社會(hui)發展(zhan)的(de)一條有效路徑。

    什(shen)么(me)是基(ji)于(yu)屋頂(ding)光伏(fu)的農(nong)村(cun)新型(xing)能(neng)源(yuan)系統？即在自然條件適合的地區，充分利用各家農(nong)戶的閑置屋頂(ding)空間(jian)，發展以光伏(fu)發電為(wei)核(he)心的新型(xing)直(zhi)流微網，為(wei)農(nong)村(cun)生產生活(huo)全面(mian)提供能(neng)源(yuan)。同時，可將剩(sheng)余電力及加工成型(xing)或氣化(hua)的生物質能(neng)源(yuan)向城市輸出，成為(wei)產糧(liang)區新的經濟來(lai)源(yuan)。

    經(jing)測(ce)算，每戶屋(wu)(wu)頂若安(an)裝(zhuang)20千瓦以上(shang)的(de)(de)光(guang)伏，全(quan)年發電(dian)(dian)量(liang)就可(ke)超過2萬千瓦時(shi)(shi)，可(ke)滿足(zu)一戶包括冬季采(cai)暖(nuan)（50平(ping)方(fang)米主要房間(jian)采(cai)暖(nuan)）和(he)(he)炊事在(zai)內的(de)(de)全(quan)部(bu)(bu)生活用電(dian)(dian)和(he)(he)各類(lei)交通(tong)工(gong)具(ju)充電(dian)(dian)，還可(ke)剩余(yu)接近1萬度電(dian)(dian)力(li)(li)用于農(nong)(nong)業生產(chan)和(he)(he)農(nong)(nong)副產(chan)品(pin)加(jia)工(gong)，剩余(yu)電(dian)(dian)力(li)(li)還可(ke)以在(zai)合適時(shi)(shi)段上(shang)網(wang)。此(ci)外，通(tong)過建設村(cun)級(ji)直(zhi)(zhi)流微網(wang)和(he)(he)公(gong)用蓄電(dian)(dian)池，還可(ke)實現(xian)戶間(jian)電(dian)(dian)量(liang)的(de)(de)相互流通(tong)和(he)(he)補充。農(nong)(nong)村(cun)各類(lei)帶有蓄電(dian)(dian)能力(li)(li)的(de)(de)用電(dian)(dian)裝(zhuang)置(zhi)和(he)(he)多數(shu)負載可(ke)按照需求響應用電(dian)(dian)的(de)(de)模式，從而使屋(wu)(wu)頂光(guang)伏電(dian)(dian)力(li)(li)的(de)(de)大部(bu)(bu)分有效消納，剩余(yu)部(bu)(bu)分經(jing)過村(cun)級(ji)直(zhi)(zhi)流微網(wang)的(de)(de)整合后(hou)上(shang)網(wang)，也轉變(bian)成可(ke)調可(ke)控的(de)(de)優質電(dian)(dian)源。

    在這(zhe)樣的(de)(de)(de)模式下(xia)，農(nong)村新型能源(yuan)系統(tong)將實(shi)現生(sheng)產生(sheng)活和(he)(he)交通(tong)用能的(de)(de)(de)全面電氣化，農(nong)村大氣環境有望徹(che)底(di)改觀。從建設成本(ben)上看，上述配置包括村級公(gong)共部分(fen)，每戶(hu)折合投資10萬元左右(you)，公(gong)共用電和(he)(he)上網(wang)送電的(de)(de)(de)全年(nian)收入(ru)除支付運維管理費外(wai)，還可實(shi)現全部初投資的(de)(de)(de)分(fen)期(qi)還本(ben)付息，從而使(shi)農(nong)戶(hu)戶(hu)用電全部免費。同時，通(tong)過銀行低息貸款就可以解決工程(cheng)投資來源(yuan)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。

    那么，我國到(dao)(dao)底有多(duo)少農村屋(wu)頂(ding)可(ke)(ke)(ke)以(yi)利用？根據(ju)清華大(da)學與原國土資(zi)源(yuan)部衛星(xing)信息研究所的(de)合(he)作調查計(ji)算(suan)，我國鄉村各類(lei)屋(wu)頂(ding)可(ke)(ke)(ke)安裝光伏發電(dian)裝置約(yue)20億(yi)千瓦，全年(nian)可(ke)(ke)(ke)發電(dian)量(liang)接近3萬億(yi)千瓦時，占到(dao)(dao)我國2019年(nian)全年(nian)總用電(dian)量(liang)的(de)40%，更將(jiang)達到(dao)(dao)規劃中(zhong)的(de)我國零碳電(dian)力(li)系統中(zhong)光伏發電(dian)總量(liang)的(de)60%。未來，隨(sui)著城鎮化進(jin)程的(de)推(tui)進(jin)，我國農村人口可(ke)(ke)(ke)能會(hui)有所下降(jiang)，但(dan)農村建筑及屋(wu)頂(ding)的(de)規模并不會(hui)減少，可(ke)(ke)(ke)安裝光伏的(de)規模也會(hui)穩定(ding)在這一水平。

    由此可(ke)(ke)見(jian)，農村屋頂光(guang)伏無論在電(dian)量(liang)(liang)供應還是(shi)容(rong)(rong)量(liang)(liang)調節上，都(dou)可(ke)(ke)對未來的(de)零碳(tan)電(dian)力(li)(li)系(xi)統起到重(zhong)要作用——除能滿足農村生(sheng)產生(sheng)活和交通用能外(wai)，還能為(wei)(wei)電(dian)網(wang)提供容(rong)(rong)量(liang)(liang)為(wei)(wei)8億千瓦、電(dian)量(liang)(liang)為(wei)(wei)1萬億千瓦時的(de)可(ke)(ke)調電(dian)源(yuan)，有助于(yu)實(shi)現電(dian)力(li)(li)系(xi)統的(de)靈活和穩定。因此，盡早(zao)盡快發(fa)展(zhan)以農村屋頂光(guang)伏為(wei)(wei)基礎的(de)新型(xing)能源(yuan)系(xi)統，不(bu)僅(jin)有利于(yu)鄉(xiang)村振(zhen)興，也(ye)對我國構建以新能源(yuan)為(wei)(wei)主體的(de)新型(xing)電(dian)力(li)(li)系(xi)統、盡早(zao)實(shi)現電(dian)力(li)(li)零碳(tan)具有至關(guan)重(zhong)要的(de)作用。

    需要強調的(de)(de)(de)(de)是(shi)，在“碳達(da)峰碳中(zhong)和”目標指引下(xia)，建設以(yi)屋頂光伏為(wei)基(ji)礎的(de)(de)(de)(de)農村新型(xing)能源(yuan)(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統也將(jiang)成為(wei)我國(guo)新型(xing)電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統建設的(de)(de)(de)(de)突破口。能源(yuan)(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統低碳轉(zhuan)型(xing)將(jiang)促(cu)使(shi)我國(guo)現(xian)有(you)電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統產生(sheng)一系(xi)(xi)列革命性(xing)變(bian)化(hua)——電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)將(jiang)由(you)集(ji)中(zhong)式(shi)轉(zhuan)為(wei)集(ji)中(zhong)與(yu)分(fen)布相結合；電(dian)(dian)網(wang)將(jiang)由(you)目前的(de)(de)(de)(de)單向(xiang)受電(dian)(dian)轉(zhuan)為(wei)雙向(xiang)有(you)源(yuan)(yuan)(yuan)；電(dian)(dian)力的(de)(de)(de)(de)供需關系(xi)(xi)由(you)目前的(de)(de)(de)(de)“源(yuan)(yuan)(yuan)隨荷(he)變(bian)”轉(zhuan)為(wei)“荷(he)隨源(yuan)(yuan)(yuan)變(bian)”；電(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)由(you)依(yi)賴集(ji)中(zhong)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)慣性(xing)轉(zhuan)為(wei)依(yi)靠(kao)分(fen)布式(shi)蓄電(dian)(dian)等(deng)。這些變(bian)化(hua)既關乎基(ji)礎研(yan)究和技術研(yan)發，又涉及電(dian)(dian)力政策、定價(jia)機制的(de)(de)(de)(de)調整，更需要用(yong)電(dian)(dian)方式(shi)的(de)(de)(de)(de)適應和新用(yong)電(dian)(dian)文化(hua)的(de)(de)(de)(de)建立。在保證用(yong)電(dian)(dian)安全、社會穩定和經濟持續發展的(de)(de)(de)(de)前提下(xia)完成新型(xing)電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統建設，將(jiang)是(shi)一場(chang)有(you)待深入探索(suo)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力技術與(yu)用(yong)電(dian)(dian)文化(hua)的(de)(de)(de)(de)革命。

    對于我(wo)國中東部(bu)農(nong)村(cun)(cun)地(di)區而言，目前電(dian)力系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)建設還(huan)相對落后，農(nong)村(cun)(cun)電(dian)網增(zeng)容(rong)改(gai)造正(zheng)在(zai)規劃(hua)和進行中。筆者(zhe)認為，若(ruo)按(an)照(zhao)以屋(wu)頂(ding)(ding)光伏(fu)為基礎的(de)(de)(de)(de)模式(shi)重新規劃(hua)這些地(di)區的(de)(de)(de)(de)電(dian)力系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，將增(zeng)容(rong)改(gai)造資(zi)(zi)金(jin)用(yong)來(lai)投入(ru)這一新方式(shi)的(de)(de)(de)(de)改(gai)造，或可(ke)減少屋(wu)頂(ding)(ding)光伏(fu)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)建設的(de)(de)(de)(de)資(zi)(zi)金(jin)壓(ya)力。同時，由(you)集中式(shi)向分布式(shi)電(dian)力系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)改(gai)造，也不會(hui)對農(nong)村(cun)(cun)的(de)(de)(de)(de)經濟社會(hui)活動帶來(lai)過(guo)多(duo)干擾。而由(you)于農(nong)村(cun)(cun)地(di)區電(dian)力市(shi)場(chang)僅占我(wo)國電(dian)力市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)(de)很小比例，與(yu)新型電(dian)力系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)相呼應(ying)的(de)(de)(de)(de)電(dian)力政策與(yu)機(ji)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)改(gai)革在(zai)農(nong)村(cun)(cun)的(de)(de)(de)(de)先行先試，將不會(hui)對整(zheng)個電(dian)力市(shi)場(chang)形成沖擊，因(yin)此在(zai)該地(di)區進行探索試點將可(ke)能為后續電(dian)力系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)改(gai)革提供可(ke)參考的(de)(de)(de)(de)借鑒。

    如此，以屋頂(ding)光伏(fu)為基礎(chu)的農村新能(neng)源系統建(jian)(jian)設，或將是我國(guo)建(jian)(jian)設新型電力系統的突破口。這既是建(jian)(jian)設社會主(zhu)義新農村、實施鄉(xiang)村振興戰略的重(zhong)要組成部分，也(ye)有望(wang)成為實現我國(guo)低(di)碳發(fa)展、完成電力系統革命可邁(mai)出的第一步(bu)。

作(zuo)者：江(jiang)億、胡姍（分別系中國工程院(yuan)院(yuan)士、清(qing)(qing)華大學建(jian)筑(zhu)節(jie)能研究(jiu)中心(xin)主任，清(qing)(qing)華大學建(jian)筑(zhu)節(jie)能研究(jiu)中心(xin)助理研究(jiu)員）