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镭射:靠这项技术,可以让光伏扶贫告别“弃光限电”

2019-03-07 08:07:23

【文/ 观察者网专栏作者 镭射】

在全国两会上,扶贫再次成为焦点之一。其实,平时在媒体上,就有不少关于扶贫的报道,只是普通人关注不多。比如,在笔者重点关注的新能源领域,新年伊始,扶贫攻坚就传来好消息。

据福建建宁县电视台2019年2月19日报道,2月18日,当地黄坊乡举行光伏发电扶贫项目2018年度分红款发放仪式,为各村贷款入股的37户贫困户送上了11.1万元分红款。这些贫困户基本大都缺乏劳动力和劳动技能,没有稳定的收入来源。每年3000元的固定分红,可以为他们减轻许多生活压力。

所谓光伏扶贫,是光伏推广应用、产业扶贫和精准扶贫三者相结合,实现“输血式扶贫”向“造血式扶贫”转变的产物,其具体内容是:政府帮助农村贫困户和贫困村,利用住房屋顶或空闲荒地建设光伏电站,“自发自用、多余上网”,通过卖电给国家电网,从而获得稳定的收入。

可以说,光伏扶贫是中国经过几十年的工业化建设所建立起的现代工业体系反哺农村的典范。这种扶贫模式于2013年由安徽首创,2016年3月23日,国家发展改革委、国务院扶贫办公室、国家能源局、国家开发银行、中国农业发展银行以发改能源〔2016〕621号印发《关于实施光伏发电扶贫工作的意见》,正式决定在全国具备光伏建设条件的贫困地区实施光伏扶贫工程。

2018年9月8日,国务院扶贫办开发指导司副司长杨瑞华在北京举行的“2018中国能源产业扶贫高峰论坛”上明确表示,光伏扶贫在稳定带动贫困群众增收脱贫、有效保护生态环境、积极推动能源领域供给侧结构性改革等方面形成了“一举多得”的效果,已成为产业扶贫的重要抓手,打赢脱贫攻坚战的重要举措。

金寨县油坊店乡朱堂村集体经济组织光伏发电站。目前光伏扶贫的主要形式就是村级电站和几个村联合建设的联村光伏电站。前者装机容量多在50到60Kw,后者多为500到6000kW。图片来源:作者收集,下同

随着光伏扶贫在全国范围的推广,一些问题也开始出现。除去政策、成本、产品质量等方面的问题,有一个技术性问题值得引起重视,这就是光伏发电行业所普遍存在的“弃光限电”现象。

所谓“弃光”,意思是放弃光伏所发电力;“限电”,意思是限制电力的输出。这两个现象的产生,是因为光伏系统所发电力功率受环境的影响而处于不断变化之中,不是稳定的电源,电网经营单位出于电网安全的考虑,限制光伏电站所发电力,甚至拒绝光伏系统的电网接入。

国家能源局的统计数据显示:2015年上半年全国累计光伏发电量190亿千瓦时,“弃光”电量却达到18亿千瓦时。由此产生了严重的资源浪费。考虑到目前光伏扶贫项目的实施一般以村级电站和联村电站为单位,每个村级电站50-60kW,每个联村电站几百kW为主要形式,接入的又是电压、频率本身就不稳定的农村弱电网,这个问题必然更加严重。

光伏发电产业发展,最大的问题就是如何消纳波动的光电。光伏扶贫作为光伏发电产业的一部分,自然也要面对这个问题。据《河北日报》2019年3月4日报道,2018年11月初,国家能源局华北监管局印发的《冀北电网集中式光伏扶贫电站优先调度实施细则(试行)》规定,当新能源消纳能力受限时,按照由高到低的优先级顺序安排新能源场站发电,其中,所有集中式光伏扶贫电站优先级相同,均设为最高优先级,从而保障光伏扶贫电站优先调度和全额消纳。

这个做法实际上是将“弃光限电”从光伏扶贫电站转嫁给了其它光伏电站,只是损失主体有所改变而已,根本问题并没有得到解决。而且,这个做法的适用范围仅限于较大规模的集中式光伏扶贫电站,并不包括占扶贫光伏电站总数大部分的户用和村级电站,因此其效果有限。

从技术上来说,要想从根本上彻底解决光伏扶贫中的“弃光限电”现象,最有效的办法,就是用一种输出可控的电源,与光伏电站互补,从而构建起稳定的输出,确保太阳能资源利用最大化,供电系统稳定合理运行。那么,能否找到这样一种适合在农村建设的电源呢?我认为,有。这就是分布式生物质发电。

和太阳能一样,生物质也是一种绿色可再生资源。就我国而言,2010年年产农作物生物质(秸秆)约7亿吨,林木废弃物8到10亿吨,且农林生物质资源以平均每年2.33%的比率在增长。按每千克生物质资源折合16到20千焦,每7000千卡(1千卡=4.187千焦)折1千克标准煤计算,目前我国生物质能总量相当于7到8亿吨标准煤,是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大自然资源。

就目前而言,从技术上来说,生物质发电,有两条技术路线。一条是采用传统热电厂模式的集中式生物质发电,目前已经投产的生物质电厂大多属于这种模式。

但目前来看,采用传统热电厂模式的集中式生物质发电作为一个产业,其发展并不理想。这主要是因为,由于生物质能低密度的特点,集中式生物质发电需要收集大量的原料才能满足需要,一座直燃式生物质发电厂的原料采集范围大到几十公里,随之而来的是运输规模庞大,甚至出现运输业大于发电业的现象,由此导致成本居高不下,陷入困境。

另一条生物质发电路线就是我在上面提到的分布式生物质发电。所谓“分布式能源”(Distributed Energy Resources),是指分布在用户端的能源综合利用系统,它追求终端能源利用效率的最大化,采用需求应对式设计和模块化组合配置,可以满足用户多种能源需求,能够对资源配置进行供需优化整合。分布式生物质发电,就是基于生物质的分布式能源。

就目前而言,国内较为成熟的分布式生物质发电技术有两种,一种是小型生物质气化发电,另一种是小微型生物质直燃发电。

所谓生物质气化发电,指利用生物质气化炉,将秸秆等生物质原料转化为低热值煤气,再以煤气作为内燃机或斯特林发动机的燃料,驱动发电机发电。用秸秆转化而成的低热值煤气虽然与煤相比缺乏竞争力,但是和天然气相比是具有竞争力的。秸秆气化也可解决小区域集中供气问题。秸秆气化应用在我国已实践多年,技术已比较成熟。

生物质气化发电工艺流程示意图

国内某企业研制的生物质气化炉

国内某企业研制的生物质气化炉配套发电机组

某公司研制的50Kw气体燃料斯特林热电联供机组

所谓小微型生物质直燃发电,指直接燃烧秸秆等生物质燃料作为斯特林发动机的热源,由斯特林发动机驱动发电机发电。因为斯特林发动机是一种外燃机,因此它对燃料的要求比较低,也不需要复杂的锅炉系统,很适合村级小微型电站的需求。

国内某单位设计的1kW生物质直燃斯特林发电机组(来源:https://wenku.baidu.com/view/717b9655ad02de80d4d84033.html)

目前,这两种分布式生物质发电技术,国内都已经有了相关产品。特别是前者,已有实际应用案例。利用分布式生物质能技术建设的村级集体生物质电站,以本村的农林生物质资源为原料,可以省去集中式生物质电厂最头疼的燃料采购环节,从而节省最大的一块成本。可以说,基于分布式生物质能技术的村级集体生物质电站,是村级光伏扶贫电站和联村光伏扶贫电站的最适合互补电源。

通过建设分布式生物质发电和光伏互补的升级版电站,农村扶贫电站就可以成为具有稳定输出的优质电源,从而彻底解决光伏扶贫中的“弃光限电”现象,更加有效的推动农村脱贫工作的深入进行。

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来源:观察者网 | 责任编辑:陈轩甫
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