低碳技术 农村智慧微能源系统

农村能源主要包括电力和炊事燃料，北方地区还包括冬季采暖燃料。传统的农村能源以户为单位，根据需求自行调节，如从电网取用电、从燃气管道取用燃气，或者储存秸秆、煤炭等。

随着清洁供热及低碳改造的推进，农村能源产生了一些变化。一方面，农村取暖取缔了燃煤散烧的方式，以天然气或电力替代；另一方面，农村成为屋顶光伏的主战场之一，光伏发电比例逐步增加。

能源系统的变动也带来了一些问题：其一，“煤改气”可能面临气荒问题，其二，“煤改电”存在最冷天的热效率低、取暖费用高的问题，其三，光伏发电上网没有使农户得到真正的收益，也给电网增加了调节难度，等等。新的能源结构需要新的使用模式，整体最优化。

农村智慧微能源系统是针对农村新的能源结构整合优化后形成的新型能源应用模式，主要包括采暖和电力两方面，炊事可以归结在上述两种能源之中。

新模式下，传统的户式自调节方式并不适用，应形成以村为单位的微能源系统，结合村民的用能需求进行智慧调节。这就需要以村为单位设立能源管理机构，可以由第三方公司运营，也可以由村民自行组织。相应的，采暖和电力系统也要有对应的运行模式。

1.采暖微系统

采暖方面，经过清洁能源改造供暖后发现，简单的“煤改气”、“煤改电”带来的问题较大，很多地区农村供暖面临巨大的财政压力。新型采暖模式结合农村农作物多的特点，引入生物质作为主要能源，辅以燃气、电力备用，提高采暖舒适性和经济性。

农村生物质资源丰富，仅秸秆就可以满足大部分取暖需求。目前大部分秸秆都还田处理了，这种模式与秸秆燃烧一样，也会产生大量碳排放，但其中的高品位热量被浪费了。将这些秸秆回收，进行压块、压粒处理，配合对应的高效炉，产生的热量足够采暖需求，多余的生物质产品还可以对外销售，经济效益较好。

这种生物质利用模式适合以村为单位进行。以往大型公司收购生物质的模式，收集范围大，散装秸秆运输和储存困难，增加了大量成本，生产的生物质颗粒、压块的成本较高。农民卖出散装秸秆再买回生物质燃料，可能还要贴钱，就没有使用的动力。以村为单位，由能源管理机构为主体，村民家分散储存、集中加工，解决了散装秸秆的储存和运输难题，村民付少量加工费即可得到成品生物质燃料，成本远低于燃气、电力供暖模式，经济性极好，使用生物质的动力大大提高。生物质燃烧产生的灰烬可以作为肥料还田，能源管理机构集中处理或农户自行处理均可。此外，剩余的成品生物质燃料销售时，运输成本大幅度降低，销售价格远高于秸秆价格，可以得到更好的收益。

2.电力微系统

电力方面，屋顶光伏是主要的低碳能源。常规的农村屋顶光伏发电储能后，转化为交流电并入电网，多数系统直接上网、农户用电全部是网上购电，少部分优先农户用电、多余电量再上网。这些均以户为单位调节。这种模式并没有降低农民的用电成本，上网收益经商业模式运作后，农民获得的收益也不高，应用屋顶光伏的积极性不强。

村级电力微系统，以屋顶光伏为中心建立直流微网，即分布式光伏产生的直流电进入微网中，再接入直流用电设备及储能设备，最后再集中进行交直流转换，与外网连接。直流用电设备包括各类电子设备、空调、汽车充电桩、水泵等，其他交流用电设备可以沿用既有电网。随着直流微网系统的发展，会出现越来越多的直流用电设备，最终演变成全部采用直流电网模式。

建立电力微系统后，村内能源管理机构可以根据村内用电量、用电趋势、外网电价进行综合考量，光伏发电优先村内自用，剩余的部分经储能后，在电价高时卖出，电价低时买入，既可以大幅度降低村民用电费用，又可以提高光伏发电的收入，还对电网削峰填谷，减少了分布式光伏对电网的冲击，一举三得。

农村微能源系统需要大量精细的管理才能够实现系统最优化运行，收益最大化。这种管理并不是由人力实施的，而是采用一套包含用能数据分析、负荷预测、规划管理的大数据专家系统，快速形成生物质和电力系统的最优化用能方案。在这套系统的辅助下，农村微能源系统实现了智慧化管理，降低了人员要求，第三方公司、村民自发组织均可使用，大幅度提高了整套系统的适用性。

农村智慧微能源系统在双碳背景下充分考虑农村新能源发展情况，摒弃了传统的户式调节无序用能的模式，以村为单位进行资源优化配置，既给村民带来了大幅优惠，又使农村新能源收入最大化，提高了农民参与新能源建设的积极性，具有很好的应用前景，是实现低碳农村的重要技术。