浙江鄉(xiāng)村能源生產消費現狀與發(fā)展趨勢

王 坤，王 蕾，孫 可，劉曌煜，譚將軍

（1.國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院，杭州 310008；2.國網浙江省電力有限公司，杭州 310007；3.國網浙江省電力有限公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

農業(yè)農村農民問題是關系國計民生的根本性問題。2018年中央一號文件對實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略作出了全面部署，對鄉(xiāng)村地區(qū)的產業(yè)、環(huán)境等諸多方面作出了詳實的要求。實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，是解決人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間矛盾的必然要求，而鄉(xiāng)村能源是推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略高效落地的重要保障。

文獻[1]對中國農村能源消費歷史數據進行整理，系統(tǒng)分析了農村能源消費的時空分布特點及其政策演變。文獻[2]全面分析了中國農村能源生產消費現狀、存在的問題及近期基本需求。文獻[3]對中國八大經濟區(qū)典型縣的1 440個家庭進行了派員式入戶調查，明確了農村家庭能源消費特征。以上研究均是針對國內農村能源生產或消費整體情況進行闡述，浙江鄉(xiāng)村地區(qū)受資源稟賦、產業(yè)特征和經濟發(fā)展水平等因素的影響[4-5]，在用能結構方面與國內整體情況存在較大差異。文獻[6]從清潔能源利用率、戶均生活能源消費量和各類農村生活能源消費比例3個方面分析了地區(qū)之間能源消費的特性和共性關系，但未對浙江鄉(xiāng)村能源總體能源供銷情況進行分析。

本文結合官方統(tǒng)計數據與權威文獻資料的系統(tǒng)分析[7-8]，對浙江典型鄉(xiāng)村能源供需情況進行調研，并研究借鑒歐盟、美國和臺灣地區(qū)農村能源發(fā)展經驗，明確浙江鄉(xiāng)村能源供需現狀和發(fā)展需求，提出未來鄉(xiāng)村多種能源綜合利用的思路，為浙江鄉(xiāng)村能源發(fā)展提供參考。

1 鄉(xiāng)村能源供需體系

鄉(xiāng)村能源供需體系包括鄉(xiāng)村能源生產和鄉(xiāng)村能源消費2個方面，其基本框架如圖1所示。

浙江鄉(xiāng)村能源生產主要包括太陽能、水能、風能、生物質能、地熱能和海洋能等。目前，浙江省化石能源產量極少，風能以規(guī)模化為主，海洋能開發(fā)量有限，太陽能發(fā)展迅猛，水能開發(fā)程度較高，生物質能面臨轉型，地熱能正逐步推廣。

浙江鄉(xiāng)村能源消費主要包括農業(yè)生產、農村產業(yè)和農民生活3個方面。農業(yè)生產包括農業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)等方面的農產品種植、養(yǎng)殖及初加工；農村產業(yè)包括紡織、炒茶、旅游、餐飲等鄉(xiāng)村新業(yè)態(tài)；農民生活包括炊事、取暖、照明、出行等方面。

2 鄉(xiāng)村能源資源及生產情況

浙江省地處東部沿海地區(qū)，鄉(xiāng)村能源資源種類齊全，太陽能、水能、風能、生物質能、海洋能和地熱能等均有分布。

常規(guī)化石能源資源匱乏，煤炭、石油、天然氣等一次能源絕大部分靠省外調入，對外依賴程度較高。全省的原煤探明儲量很少，僅1.68億t，且大部分已開采利用，2015年煤炭自給率不到0.1%。油氣資源全部依靠進口和外省調入[9]。

圖1 浙江省鄉(xiāng)村能源供需體系

浙江省屬于太陽能資源三類地區(qū)，資源相對較差，但各級政府對光伏發(fā)電支持力度較大，商業(yè)模式不斷創(chuàng)新，“百萬家庭屋頂光伏工程”推進迅速，農光互補、漁光互補型光伏電站裝機規(guī)模較大，截至2017年底，光伏發(fā)電裝機達到814萬kW，其中分布式光伏發(fā)電裝機為499萬kW。此外，截至2015年底，浙江省太陽能熱利用累計集熱面積1 336萬m2[10]。光伏發(fā)電將成為鄉(xiāng)村能源就地利用的重要方式，高能效的光熱資源也將有效支撐鄉(xiāng)村居民逐步提升的熱需求。

風能資源較豐富，全省陸地風能資源理論儲量2 100萬kW，技術可開發(fā)總量在400萬kW以上，主要分布在海島、沿海山區(qū)、灘涂和內陸高山。截至2017年底，風電裝機133萬kW，目前以規(guī)模化集中式風電場為主。陸上風電對周邊環(huán)境有一定的影響，考慮到“大花園”建設總體要求和省政府對風電發(fā)展相關政策，未來可考慮在局部地區(qū)適當開發(fā)小型低速風力發(fā)電機組。

水能資源豐富,水電技術可開發(fā)裝機容量約800萬kW，其中，小水電（規(guī)模在100～5 000 kW）資源理論儲量675.3萬kW，技術可開發(fā)裝機容量462.5萬kW。鄉(xiāng)村地區(qū)水能開發(fā)程度較高，截至2017年底，水電裝機容量達702萬kW（不含抽水蓄能電站），目前尚具有一定開發(fā)潛力的水能資源主要分布在甌江流域的大溪和小溪干流，錢塘江流域的衢江和江山港干流，以及浙閩交界的交溪流域等少數流域。

生物質能資源以有機廢棄物為主，包括生活垃圾、農林廢棄物、畜禽糞便、生活污水和工業(yè)有機廢水等，沿海地區(qū)還存在大量的海藻和微藻資源。全省生物質能蘊藏量約1 360萬t標煤，理論可能源化開發(fā)利用量為550萬t標煤左右，其中農作物秸稈267萬t、畜禽糞便287萬t。生物質資源能源化利用方式為發(fā)電、氣化和固化。截至2017年底生物質能發(fā)電裝機158萬kW[11-12]。目前生物質利用正由原有的小規(guī)模分散發(fā)展，向規(guī)模化（村級、村群級）和清潔化發(fā)展。

浙江省地熱源面積共19 599 km2，可安裝地埋管地源熱泵、地下水地源熱泵的適宜區(qū)主要分布在省內的大江流域、沿海平原區(qū)和灰?guī)r地區(qū)等，地表水地源熱泵的適宜區(qū)為江湖附近和取水容易的海岸邊。目前個別鄉(xiāng)村已開始試點在農村自建房、旅游民宿中采用集中式地源熱泵+電力混合供能方式，以有效減少用能成本。

浙江省沿海海岸線長，是我國潮汐能、潮流能、波浪能等海洋能資源密集地區(qū)之一，其技術可開發(fā)量分別為120萬kW，100萬kW，200萬kW和35萬kW。現已建成舟山LHD林東模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機組和臺州溫嶺江廈潮汐試驗電站，裝機容量分別為3 400 kW和4 100 kW。海洋能當前利用成本相對較高，在相關技術突破后，可適時推進海洋資源的高效利用。

3 鄉(xiāng)村能源消費情況

2016年全省鄉(xiāng)村能源消費總量為811萬t標煤，約占全省能源消費總量的4.0%。其中，煤炭消費41.6萬t（一般煙煤17.6萬t、煤制品24萬t），折合標煤29.7萬t，占能源消費總量3.7%；石油及其制品消費221.5萬t（汽油82.5萬t、柴油14萬t、液化石油氣125萬t），折合標煤356.1萬t，占能源消費總量43.9%；生物質能消費131.9 t標煤（秸稈 64.7萬 t、薪柴 155.9萬 t、沼氣 1.2億m3），占能源消費總量16.3%；電力消費239億kWh，折合標煤 293.7萬 t，占能源消費總量36.2%。2016年浙江省鄉(xiāng)村地區(qū)各類能源消費分布情況如圖2所示。

圖2 2016年浙江省鄉(xiāng)村地區(qū)各類能源消費分布

與2014年相比，煤炭消費增長1.37%，石油消費增長7.65%，生物質能消費減少8.53%，電力消費增長21.26%。煤炭、石油等化石能源消費比重增長緩慢；電能占終端能源消費明顯增大；生物質能消費的減少，一是因為秸稈、薪柴燃燒等原始能源消費方式逐漸發(fā)生轉變，二是因為沼氣轉型升級和大中型沼氣工程的建設，使得生物質發(fā)電量逐年增大。總體來說，全省能源消費結構進一步優(yōu)化。

4 鄉(xiāng)村能源發(fā)展趨勢

4.1 發(fā)達國家和地區(qū)農村能源發(fā)展經驗借鑒

隨著能源危機和環(huán)境惡化問題的日益突出，農村地區(qū)能源建設及發(fā)展問題愈發(fā)受到全球各個國家和地區(qū)的普遍關注，其在鄉(xiāng)村能源發(fā)展方面對浙江有一定的參考價值。

4.1.1 歐盟國家農村能源發(fā)展情況

歐盟堅持生態(tài)環(huán)境與能源戰(zhàn)略同步推進，大力發(fā)展可再生能源，其可再生能源發(fā)電以分散的中小規(guī)模的太陽能、風能、生物質能、地熱為主。

歐盟2008年頒布的《可再生能源指令》提出了到2020年溫室氣體排放量比1990年減少20%，可再生能源占總能源消費的比重提高到20%。其可再生能源發(fā)電以分散的中小規(guī)模的太陽能、風能、生物質能、地熱為主，并通過征收高額燃油稅，免征可再生能源稅，以促進“清潔車”發(fā)展。法國政府致力于生物能源開發(fā)與利用，目前正積極推動厭氧技術的改良，其農村用于種植生產液體生物燃料作物的農田面積達到10 000 km[13-15]。

歐盟提出以分布式發(fā)電為基礎的智能電網作為未來低碳能源系統(tǒng)的骨干與支柱，其在智能電網研究示范與電網設計中具有一定的超前意識。法國致力于推進電網覆蓋工程；德國在大規(guī)模光伏電源接入情況下，電網仍具備超高的可靠性。

4.1.2 美國農村能源發(fā)展情況

美國農村城市化發(fā)展較早，城鄉(xiāng)收入差距很小。美國前總統(tǒng)布什和奧巴馬在任期間高度重視現代電網建設，大力發(fā)展智能電網以推動清潔能源和電動汽車大規(guī)模發(fā)展。

2014年美國分布式電源裝機容量突破9 219萬kW，約占全國總裝機容量的8.4%，各類分布式能源裝機情況如表1所示。2016年美國農業(yè)部宣布投資超過3億美元支持農村小型企業(yè)主開展可再生能源和提高能效項目，其中風電農業(yè)是美國農村能源建設的重點領域[16-17]。

表1 2014年美國分布式能源情況

美國在利用生物質能方面處于世界領先地位，擁有350多座生物質發(fā)電站。美國也是生物質燃料生產和使用的引領者，預計到2035年其液體生物質燃料占總燃料消費的4%。

4.1.3 臺灣地區(qū)農村能源發(fā)展情況

臺灣99.2%的能源依賴進口，對能源安全問題格外重視。其水能資源開發(fā)率極高，核電約占臺灣能源供給的8%～10%。其分布式發(fā)電以熱電聯(lián)產和太陽能光伏發(fā)電為主，總裝機容量約36 GW，約占全省發(fā)電裝機容量的13.4%。

臺灣地區(qū)農村生產規(guī)模化、機械化程度高，電能在終端能源消費比重很高，農村生產用能和生活用能均以電力為主。2015年農村生產用能62.7%為電力，37.3%是原油及石油產品。農村生活用能以電力為主，占82.4%，其次是油類和天然氣，分別占10.2%和6.6%，太陽熱能占0.9%。

4.2 發(fā)達國家鄉(xiāng)村能源發(fā)展先進經驗與啟示

借鑒先進國家和地區(qū)農村能源發(fā)展經驗和戰(zhàn)略定位，浙江應構建鄉(xiāng)村堅強智能電網，融合大規(guī)模分布式能源；提升太陽能、生物質能等可再生能源發(fā)電滲透率，促進鄉(xiāng)村能源就地化清潔利用；推進終端能源消費革命，提升電能終端占比。

（1）促進能源革命，構建多能互補消費模式。

深度挖掘鄉(xiāng)村資源稟賦，建立鄉(xiāng)村能源多元供應體系。大力發(fā)展光伏發(fā)電，持續(xù)推動“百萬家庭屋頂光伏”工程；加強鄉(xiāng)村生物質能源的開發(fā)利用，通過技術研發(fā)和產業(yè)化，充分利用鄉(xiāng)村富余的生物質資源發(fā)展清潔生物質能源；結合鄉(xiāng)村當地的自然條件和資源稟賦，特別是基礎設施相對落后的山區(qū)和海島，通過分布式能源和微能源網技術解決鄉(xiāng)村能源供應問題。

（2）加強建設鄉(xiāng)村生態(tài)電網，保障能源供銷結構調整。

提升電網供電能力，保障鄉(xiāng)村各類產業(yè)發(fā)展和鄉(xiāng)村居民的高質量生活對電力的需求；提升電網建設水平，滿足美麗鄉(xiāng)村對電力設施布局的要求。適應大規(guī)模分布式電源接入對電網的影響，以電為核心，保障生物質、太陽能、風能、水能等資源的高效清潔化利用。

（3）推進終端能源消費革命，提升能源服務水準。

推動能源消費革命，加快農業(yè)生產、農村產業(yè)電能替代步伐，推進鄉(xiāng)村居民家庭電氣化，提升電能終端占比。提升鄉(xiāng)村用能的清潔化水平，促進清潔能源就地開發(fā)，滿足鄉(xiāng)村居民生活和新業(yè)態(tài)對能源的消費需求。

5 未來鄉(xiāng)村能源結構發(fā)展方向

5.1 鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下的能源需求變化

實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的總體要求是“產業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風文明、治理有效、生活富裕”。

鄉(xiāng)村振興，產業(yè)興旺，鄉(xiāng)村生產用能需求量必然會大大提升，對能源基礎設施建設也會提出更高的要求，迫切要求能源基礎設施建設加速布局，提升能源供應能力，滿足鄉(xiāng)村特色發(fā)展需要。

鄉(xiāng)村振興，生活富裕，鄉(xiāng)村居民生活水平提高，生活用能方式和習慣逐步向城市居民靠攏，鄉(xiāng)村生活用能要求也將大大提升，能源供應持續(xù)性與可靠性成為鄉(xiāng)村生活的基本要求，能源供應品質需要逐步提升。

鄉(xiāng)村振興，生態(tài)宜居，對鄉(xiāng)村能源的清潔利用提出了要求，不僅要求使用電能、天然氣、水能、太陽能等在鄉(xiāng)村不產生污染的清潔能源替代原有的薪柴秸稈燃燒、煤炭等傳統(tǒng)能源，更要注重鄉(xiāng)村可再生能源的就地開發(fā)和利用，充分利用鄉(xiāng)村太陽能、水能、生物質能等優(yōu)勢資源，實現能源供應生態(tài)化、可持續(xù)化。

5.2 以電為核心的鄉(xiāng)村生態(tài)能源系統(tǒng)

浙江鄉(xiāng)村地區(qū)具備大量的風、光、生物質、地熱等就地資源，結合當地產業(yè)布局需求、能源資源情況，大力發(fā)展分布式能源，探索多種能源綜合利用方式，構建清潔低碳的鄉(xiāng)村用能系統(tǒng)，是促進鄉(xiāng)村產業(yè)興旺、實現鄉(xiāng)村生態(tài)宜居、保障鄉(xiāng)村治理有效、滿足鄉(xiāng)村生活富裕的重要措施。

電力作為安全、清潔、經濟、便捷的二次能源，不僅可以大規(guī)模開發(fā)、集中轉化與綠色利用，其網絡還具有極佳的資源優(yōu)化配置與中樞核心優(yōu)勢。鄉(xiāng)村生態(tài)能源系統(tǒng)應以電為核心、智能電網為基礎、清潔能源為主導，采用先進的信息通信技術和電力電子技術，將電、氣、熱等能源網絡中生產、傳輸、存儲、消費等環(huán)節(jié)有機互聯(lián)，以實現能源統(tǒng)籌優(yōu)化配置、多能耦合互補，構建清潔、高效、經濟、便捷的一體化智慧能源生態(tài)系統(tǒng)[18-20]。

鄉(xiāng)村生態(tài)能源系統(tǒng)基本框架如圖3所示。在能源供給方面，以傳統(tǒng)化石能源為基礎，結合鄉(xiāng)村資源稟賦，就地開發(fā)多種能源，供給鄉(xiāng)村冷、熱、電、氣需求；在能源網絡方面，以鄉(xiāng)村生態(tài)電網為核心，利用燃氣輪機和P2G（電轉氣）等設備實現電、氣能源轉換，利用熱泵和熱電堆等設備實現電、冷/熱能源轉換；在能源消費方面，推進電能替代，促進燃氣、冷/熱需求向電需求轉化，提升用能清潔化水平。

圖3 以電為核心的鄉(xiāng)村生態(tài)能源系統(tǒng)

6 結論

（1）浙江鄉(xiāng)村化石能源貧乏，光伏發(fā)電將成為鄉(xiāng)村能源主要利用方式之一，高能效的光熱資源也有效支撐鄉(xiāng)村居民逐步提升的熱需求；生物質儲量豐富，是鄉(xiāng)村發(fā)展的重要能源來源，其將逐步向規(guī)模化和清潔化發(fā)展；風能不是鄉(xiāng)村地區(qū)能源就地利用的主要方式，可適當開發(fā)小型低速風力發(fā)電機組；水能開發(fā)程度較高，未來水力發(fā)電資源可再開發(fā)能力有限；地熱能集中利用已初見雛形；海洋能當前利用成本相對較高，利用量較少。

（2）2016年浙江鄉(xiāng)村能源消費以石油及其制品為主，占比達到43.9%，電力其次，占比達到36.2%，煤炭消費量較少。近些年電力消費增速較快，遠高于其他能源消費增速，煤炭消費增速較小。生物質能受供銷模式轉變影響，近期消費總量減少，占比為16.3%。

（3）借鑒國外農村能源生產消費模式，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，構建以電為核心的鄉(xiāng)村生態(tài)能源系統(tǒng)，是實現多能耦合互補、能源統(tǒng)籌優(yōu)化配置的關鍵要素。