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走进“零碳村”

2020-11-10       浏览次数:0

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 屋顶几块光伏板,发电供给家里的灯、电饭煲、电暖气等电器,满足自用后,余电可通过双向电表“隔墙售电”,全村余电可通过10kⅤ线路输送邻村和城镇,形成农村供给城镇的能源体系。

这是“中国零碳村”——芮城县陌南镇东夭庄上村全新能源生产消费新模式的体现。

11月3日,在农业农村部与联合国开发计划署共同申请“中国零碳村镇项目”的背景下,农业农村部农业生态和资源保护总站一行人来到庄上村。记者随同前往,试揭“零碳村”之面纱。

缘 起

“未来建筑”产生“未来妙想”

认识“零碳村”,先了解“零碳”概念。

“零碳”究竟是什么?“零碳”又有何价值?

“‘零碳’并非无碳,准确讲零碳是碳中和。这里的碳,主要指二氧化碳。碳中和是一个技术概念,在一定的行政区划内,通过统筹规划,应用绿色能源替代、碳交易和生态碳汇补偿等方法,抵消碳源,使排放的二氧化碳和吸收的二氧化碳相当,这样大气中的二氧化碳含量就不会增加。”南京国臣直流配电科技有限公司(以下简称“国臣”)总经理李忠为记者解释。

可见,“零碳”是“碳收支”相抵的结果。

二氧化碳每天都在产生,也在不断被转化,但是转化的速度赶不上排放的速度,使得大气中的二氧化碳等温室气体越积越多,由此带来的气候变化,对生态产生巨大的威胁。

面对气候变化及其带来的威胁,中国一直在积极应对,积极参与联合国框架下的气候变化谈判。

“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,努力争取2030年实现碳达峰,2060年前实现碳中和。”9月22日,我国在第七十五届联合国大会上首次提出碳中和目标。

实现“零碳”,首先是要调整能源结构,逐步降低乃至放弃化石能源的使用。因此大幅提升太阳能、风能、水电等不产生二氧化碳的再生能源的使用率,就显得尤为关键。

目标在前,使命在肩。作为国家生态文明建设示范县,芮城县积极响应国家号召,依托自身的光伏产业资源优势,不断为能源革命奋勇探路。

从2019年开始,芮城以陌南镇庄上村为试点,建立“分布式光伏+储能+直流微网+柔性负荷+智能充电桩”的新型电力系统,在农村发展屋顶光伏发电,农宅、车辆和生产生活设施需求侧响应模式用电。

“采用直流方式的优势有很多。首先肯定是安全环保,因为通过光伏发电,不产生任何碳排放污染;其次是按设备生命周期计算,用电会更便宜,这种模式下缴费不再是定期缴电费,而是先对光伏板及其他设备进行投资,再是享受发电收益。这种直流供电将会降低电网建设投资成本等。”李忠说。

这种优势集中的项目,为何先从农村开始?

“因为咱们农村地区冬春季清洁取暖中存在大量电费支出问题,为了避免返煤现象发生,也是为了积极响应生态宜居的美丽乡村建设,芮城县委、县政府非常支持这个直流配电项目。”陌南镇镇长刘钊说。

农村存在紧迫的现实需求,企业也有业务布局的考量。

国臣曾在深圳某小区试行过直流电改造,但是城市住宅大部分是单元楼房,楼顶面积有限,改造难度相对较大。

而农村大部分是独门独户的砖瓦房,楼顶有充足的空间可用于架设光伏板。同时,农村对于电费的敏感度更高,老百姓改造的动力也会更强。

“因此,我们决定走一条‘农村包围城市’的能源革命新路子,从农村开始直流配电模式改造,未来还可从农村发电供给城市。”李忠说。

在农村,为何选择庄上?

庄上村位于浢津渡口北侧高崖上。村里至今仍有百年古窑洞数眼。庄上村还是下洞八仙之首王乔的故里,村中历史文物众多,具备悠久灿烂的历史文化积淀。从庄上村向下俯瞰,正是国家4A级景区圣天湖。

山西国臣从业务布局的角度,将庄上村文旅属性纳入规划,将这里打造成以古村落为中心的“零碳文旅景区”和以居民住宅为中心的“零碳村”示范区两大板块。

探 索

“零碳农户”燎原“零碳村庄”

项目落地后,谁来当第一个吃螃蟹的人?这成了山西国臣遇到的第一个“难题”。

没想到,这个人出现得比想象中容易一些。

陈永军是庄上村的老支书,在2019年8月的时候,他和村里的老百姓就看着这些外来的小伙子天天进进出出,安装光伏板,调试供电设备,大家都感知到了会有新的变化发生。

“听他们企业的人跟我们讲了这个新的用电方式,他们说的一句话打动我了,我就第一个报名安装。”陈永军说。

那句话就是“以前用电掏钱,现在电用不了还可以卖钱”。陈永军决定试一试,他主动申请为村里第一户直流配电用户。

“在今年4月份,我们对他家的面积进行了测算,给他家里安装了8块光伏板,一共2500瓦的容量,配10度电储能,4.4kW能量路由器。”李忠说。

记者跟随陈永军走进他家,一进门就看到了房顶上的光伏板整齐排列在主屋的房顶。

走进客厅旁边的一间小房子里,记者看到屋内安装着一台由国臣生产的“直来电”的方形盒子,垂直安装在墙上,在“直来电”的旁边是一个简单的电源,下方是一个黑色的铁箱子。

据介绍,这个“直来电”是企业为了方便好记起的一个俗称,实际上它就是一个多端能量路由器,而下面的铁箱子则是用于就地储能的设备。

光伏板、“直来电”、储能用的铁箱子和一个电源,这就是陈永军家直流配电的全部设备构成,从这里发出的直流电可供应陈永军家的所有电器使用。

在陈永军家中,记者看到有电视、电磁炉、电风扇、石墨烯取暖器等较为全面的家用电器,据他讲,光伏板发的电已完全够用。

“煤改电后,我们一大家一年的电费花费在一万多块钱,现在购置这些设备只要3万多块钱,之后二十年都不用再投资,而且如果我自己发的电用不完,还可以把多余的电卖给别人,还能挣钱。所以我觉得这个直流电用起来,确实划算。”陈永军说。

从陈永军家出来,记者来到了跟陈永军家隔着条巷子的张平定家。

张平定家里也一共安装了8块光伏板。家里除了日常的家用电器,记者看到张平定家的客厅里安装着8片石墨烯取暖器。

“你看,插上这个电,很快就热了,而且不用担心电费太贵,这下到了天冷的时候就彻底不用熬煎了。”张平定给电暖气插上电之后,果然不到半分钟,就能明显感受到取暖气的热气了。

张平定家里的另外一个角落也引起了记者的注意,那个角落里停着一辆电瓶车和两件“新玩意儿”,也都是直接使用直流电充电。

“电瓶车的电瓶充电也是用这个‘直来电’来充。”张平定边说边拿起那两件“新玩意儿”,“这个长的是一个除草机,这个小背包一样的是撒药机,以前这些农用工具我们都是用汽油的,现在我们直接就用直流电,既方便又环保。还有一个优点就是,这个直流电安全不打人,使用起来不用担心安全问题。”

庄上村所属的东夭村目前开展的以分布式光伏为基础建立新型直流微网电力系统试点工作中,已有部分窑洞院落和20户居民建成了“分布式光伏+储能+直流配电+柔性负荷”的分布式光伏系统。

“这种低压直流配电技术,实现了安全、可靠、绿色的发电用电,目前每户发电约4000度/年,解决了90%以上的用电问题,老百姓普遍反映系统的使用体验良好。计划光伏装机规模扩充到每户5千瓦到10千瓦,从而解决冬季采暖、车辆和电动农机装备的充电,在满足生活、生产用能的基础上销售部分电力。每家每户可以通过手机App查看自家发电用电数据,并可通过政府监管的结算平台按月收到售电收益。另外15个窑洞和25户农村院落的分布式光伏发电系统正在建设中,预计年底完成,探索出一条切实可行的技术路线、商业模式和成熟方案。”李忠说。

改 变

“能源革命”引发“观念革命”

这场能源革命给庄上村、东夭村带来的改变是肉眼可见的。

据刘钊介绍,和许多北方农村一样,东夭村过去生活用能以“煤或生物质燃烧+电”为主,农业生产、交通出行用能以柴油、汽油为主,少量用电。

据初步统计,东夭村目前年消耗煤炭约3700吨、液化天然气4.5吨、电能650万度(当前已完成煤改电150户)、薪柴90吨、秸秆900吨、汽油150吨、柴油90吨。

东夭村采用“分布式光伏+储能+直流微网”的新型电力系统。在农村发展屋顶光伏发电,农宅直流配电、车辆和农村生产生活设施需求侧响应模式用电。在全面满足农村用能需要后,将剩余部分经调整后上网售电,协助城市电力调峰。这不仅实现农村能源清洁化,减少农村用电用能负担,还可通过发电上网产生经济收入。

根据初步运行测算,每户投资约3.5万元,光伏年发电量15000度,不仅完全满足全年用电量,还可通过向电网售电获取收益,整体经济回报达到7000元/年(年投资回报率高达20%),直接减少二氧化碳排放7000kg/年。

老百姓的能源利用方式,从最开始的柴火,发展到用炭,再到石油、天然气,再到大电网输送的电能,最后发展到用能设备煤改电、油改电、气改电,这个电就是“光储直柔”中自家屋顶发的光伏直流电。

不断地前进、更新,这场能源革命无疑是颠覆性的。

同时,它还带来了农村老百姓生活方式的改变和生活质量的提升。

正如张平定所说,过去他都不太舍得用电动的农具,虽然他明白那些电动农具用起来快捷、省力,但是总怕费电,所以宁愿用体力劳动来完成农活。但是现在不一样了,没有了用电的压力,老百姓可以放心地、自主地去完成生产工具的更新换代。还有家里的电瓶车、电视机也是一样,可以毫无压力地使用。

能源取用的方式变革,直接带来了可观的社会效益和经济效益。

据李忠介绍,直流电的就地储能,不仅省去了电网公司为清洁取暖实施农网改造支付的8千元至两万元不等的户均成本,还可为电网增加电源点,获得额外售电收入,实现供用电双方共赢。每个农户不仅解决了冬春季采暖问题,大幅降低电费支出,甚至还可获得售电收入;在设备20年的使用寿命中,每个农户可得到的总净回报约10.5万元,是理想的投资标的,也是我国北方农村清洁采暖值得推广的有效途径。

在参观调研了庄上村这一“零碳村”之后,农业农村部农业生态和资源保护总站专家领导给予了高度评价。专家说,庄上村有效探索了冬季取暖新的形式,对未来“零碳”方向的探索和导向都有着极为重要的意义,而且这不仅是引领国内方向,更是为世界的“零碳”建设提供中国智慧。

“立起一个标杆,我们将充分整合各方面的资源全力完成好这次能源革命。”芮城县委书记张建军说,“在‘十四五’期间,芮城继续将清洁能源作为县域经济的重点产业,渗透芮城人民生产、生活等多个方面,打造出‘零碳’建设的芮城样板。”

目前,庄上村已申报全国“零碳村镇”,“庄上模式”将在国际国内产生巨大影响,推广后将产生万亿级的市场效益和社会效益,芮城县也在为争创“全国能源革命示范县”紧锣密鼓开展规划工作,我们相信并祝愿庄上村和芮城县能为实现中国2030年“碳达峰”、2060年“碳中和”提供样板工程和技术保障。

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