光伏發電在寧夏固原市鄉村扶貧中的實踐

馬小林 ，劉玉潔 ，張新聞

（1.國電南瑞科技股份有限公司配電公司，江蘇 南京 210000;2.北方民族大學電氣信息工程學院，寧夏 銀川 750021）

光伏扶貧是2014 年由國家扶貧辦與能源局聯合推出的十大產業精準扶貧方式之一，同年10 月寧夏被確定為國家首批光伏扶貧項目試點省區之一[1]。寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區之一，其地勢海拔高、陰雨天氣少、日照時間長、輻射強度高、大氣透明度好，年均日照時數多達2835 h，年日照百分率達64%，年太陽能輻射總量在4936～6119 MJ/m2之間。彭陽縣處于寧夏南部地區，全年日照時數為3000～3200 h，輻射量在5860～6700 MJ/m2，相當于200～225 kg 標準煤燃燒所發出的熱量[2]，且太陽輻射能直接輻射多、散射輻射少，對于太陽能利用十分有利。

1 光伏發電類型

1.1 分布式光伏發電

分布式光伏發電特指在用戶場地附近建設，用戶自發自用、多余電量上網為目的一種發電模式，其主要特征為調節配電系統的功率平衡。分布式光伏發電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則，充分利用當地太陽能資源，替代和減少化石能源消費。它是一種新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式，它倡導的建設原則不僅能夠有效提高同等規模光伏電站的發電量，同時還能有效解決電壓與功率在長途傳輸中的損耗問題。目前，在國家相關政策的大力推動之下，分布式光伏發電發展十分迅速[3]。為了了解當前分布式光伏發電項目的運行機制，分布式光伏發電利益關聯方的構成框圖如圖1 所示。由圖1 可知，農戶提供工場地、享受返送電量收益，農戶、農村集體組織、商業銀行與國家財政提供建設資金，光伏企業負責光伏發電裝置的安裝與運維，電網公司回收農戶無法消納的多余電能，并及時向用戶返還饋送至電網電量的電費。

圖1 分布式光伏項目運行機制示意框圖

1.2 集中式光伏發電

集中式光伏發電是指在荒蕪閑置土地上、與公共電網相連接構建的大型光伏電站，其發電量由電網公司收購并統一調度分配，電價計量采用“全額上網”方式[5]。集中式光伏發電充分利用相對穩定的太陽能資源，并能在一定程度上提高了土地利用率。扶貧集中式光伏發電項目主要包括“村級光伏電站扶貧”與“集中式地面光伏產業扶貧”兩種模式[4]，其建設規模一般在10 MW 以上，近期100 MW的超大規模光伏電站也日益增多。集中式光伏發電利益關聯方的構成框圖如圖2 所示，將分布式光伏發電相比，其主要特點是村集體負責項目建設用地，政府相關部門獲得部分租金收益，農戶只須提供部分建設資金并按照一定比例分享電收益。

圖2 集中式光伏項目運行機制示意框圖

2 分布式光伏發電數據接入技術分析

2.1 建設思路

分布式光伏發電臺區分別采用“臺區智能融合終端+光伏并網斷路器”和“臺區智能融合終端+光伏逆變器”2 種技術路線，在光伏并網點或公共連接點加裝物聯智能光伏并網開關，開展對分布式光伏的實時監視、發電控制、預置防孤島、過電壓等多種保護策略部署；逆變器側部署即插即用通信單元，將臺區智能融合終端監控范圍延伸至低壓光伏并網用戶，實現分布式光伏“可觀、可測、可控、可調”的技術路線，在此基礎上總結經驗，形成可推廣的技術方案，助力寧夏地區整縣屋頂光伏建設。

2.2 技術路線

分布式光伏發電臺區采用“臺區智能融合終端+光伏并網斷路器”“臺區智能融合終端+光伏逆變器”的形式，實時采集光伏逆變器運行狀態數據、告警事件等，實現接入分布式光伏實時運行數據和并網狀態的采集與監控功能，如圖3 所示。

圖3 分布式光伏并網接入及控制系統架構

第一種技術路線：采用“臺區智能融合終端+光伏并網斷路器”模式，光伏并網斷路器實現對分布式光伏的實時監視、控制、預置防孤島、過電壓等多種保護策略。

第二種技術路線：“臺區智能融合終端+光伏逆變器”模式，光伏逆變器側通過485 接口與即插即用通信單元接入，采集光伏電壓、電流、功率等實時數據，通過即插即用單元調節光伏有功出力、無功出力，參與臺區電能質量治理，實現光伏數據“可觀、可測、可調、可控”功能。

2.3 分布式光伏數據并網后成效展示

在分布式光伏臺區完成了“臺區智能融合終端+光伏并網斷路器”和“臺區智能融合終端+光伏逆變器”2 個技術路線的驗證。實現了臺區狀態監測、可開放容量分析、營配數據本地交互、配變異常監測、停復電信息告警等功能。同時滿足分布式光伏運行狀態實時監測、遠程控制、孤島保護告警等需求。

分布式光臺區數據通過新型融合終端上傳至配電云主站，基礎數據展示包括電壓、電流、重過載及異常統計信息等。

3 光伏扶貧成效

3.1 項目建設

2015 年寧夏光伏扶貧試點預計總投資5.1 億元，涉及彭陽縣等9 個縣（區）18 個貧困村及生態移民村，共計12948 戶農戶。試點項目以企業先行墊資建設，國家和自治區政策支持，鼓勵農戶特別是貧困戶回購電站產權和股份，自治區按實施情況獎勵參與企業的運行模式為主。例如，寧夏寶豐集團投資210 億元建設光伏扶貧項目，總規劃裝機容量3 GW，利用枸杞扶貧田66.67 km2。一期項目建成后，對全區8 個貧困縣建檔立卡8 萬貧困戶給予經濟補貼，年補貼2.4 億元[6]。2016 年彭陽縣充分發揮光熱資源優勢，結合草畜產業發展，引進萬家燈火彭陽縣草畜產業及光伏扶貧合作項目，計劃投資39.3 億元，其中農業產業投資9.3 億元，扶貧光伏投資30 億元。建設一座存欄量1.5 萬頭的進口安格斯肉牛繁育基地、分散各鄉鎮的肉牛繁育和育肥基地、飼草加工廠及扶貧光伏等，項目采取“公司+基地+合作社+農戶”的模式，計劃用3 年時間，以托管代養、托管自養、農戶自養、扶貧光伏等多種形式全面覆蓋彭陽縣1.2 萬戶貧困戶，實現讓貧困戶脫貧、農戶增收的目標[7]。

3.2 項目成效

經過幾年的建設，光伏扶貧項目已取得了一定的成效。例如，2019 年寧夏彭陽縣孟塬鄉草灘村，草灘村光伏扶貧電站共涉及2 個鄉鎮5 個貧困村，5 座新建的光伏扶貧電站已并網持續運行4 個月，第一批收益資金2.7 萬元已分配到草灘村。收益資金主要分配給重病戶、慢性病戶、殘疾戶以及因上學開支較大的村民和建檔立卡貧困戶，結余資金用于村內生產設施維護、道路維修、環境衛生整治等公益事業，設置公益性崗位補貼等。

2020 年10 月27-28 日，寧夏光伏扶貧工作現場會在彭陽縣舉行。自2015 年光伏扶貧項目實施以來，彭陽縣把光伏扶貧作為精準脫貧的一項重要舉措，整合各項資金1.28 億元，建設了89 個村級光伏扶貧電站，年均發電量3201 萬kW，年均發電收入2080 萬元，為每個貧困村提供村集體凈收入10 萬元/年，受益群眾9235 戶。截至當年9 月30 日，田莊村聯村電站共發電312 萬kW·h，凈收益122 萬元，平均每個村實現凈收益15 萬元，為8 個村集體提供了119 個公益性崗位，成為貧困村的主導產業。古城鎮田莊村建有8 個村級光伏扶貧電站，總裝機容量2.4 MWp，是彭陽縣最大的聯村電站，如圖4 所示。發電收益資金用于公益性崗位人員工資、村組道路維修養護、當年考入大學的貧困生獎勵、困難家庭慰問、70 歲以上困難老人繳納醫療保險等幫扶救助，讓群眾有了看得見、摸得著的獲得感和幸福感。截至2020年9 月底，固原市在西吉、彭陽、海原、永寧等7 個有光伏扶貧村集體收益的縣（區）設置了4328個公益崗位，發放崗位工資2166.3 萬元，分配給貧困村集體收入560 萬元，5593 個貧困戶戶均屋頂租賃費和電站分紅年收益1310 元。

圖4 彭陽縣田莊村光伏電站

陡坡村占地11 333.33 m2的光伏扶貧電站，一個發電周期凈收益15 萬元。村委會從中拿出部分資金，為全村70 歲以上的54 位老年人繳納醫療保險，給參加光伏公益性崗位的12 人支付工資，還鋪設村組砂礫路5.2 km。村級光伏扶貧發電站年發電時間保持在1200 h 以上。

彭陽縣通過智能預警和智能運管兩個系統，實時在線監測電站設備參數，分析電站端運行狀態，預警報警安全隱患，科學分析處置方案，確保電站故障在第一時間處理，提高了電站發電效率，年均新增發電量200 萬kW·h 以上。以壯大村集體經濟為核心，瞄準貧困人口，制定出臺光伏扶貧項目收益分配管理辦法，將電站凈收益的90%歸項目村村集體，10%統籌安排給非項目貧困村村集體，用于改善村集體公益設施、購買公益服務和提高深度貧困人口受益等方面[8]。

4 “十四五”期間的展望

4 月22 日，固原市人民政府印發固原市新能源發展“十四五”規劃的通知，通知指出，發展光伏產業，充分發揮資源優勢，搶抓光伏產業發展新機遇，大力發展集中式光伏，因地制宜發展分布式光伏，實現光伏產業從無到有，產業規模不斷壯大。到2025 年裝機規模不少于113.4 萬kW。

4.1 “光伏+”產業

規劃指出，大力發展“光伏+”產業，為推動固原市肉牛產業轉型升級，重點發展肉牛養殖“光伏+出戶入園”。堅持“生態優先、綠色發展”理念，以“光伏+養殖”為路徑，引進光伏企業在養殖園區的公共建筑、公共空地、棚圈及附屬建筑物屋頂發展光伏產業，推動全市肉牛產業鏈高質量發展。“十四五”期間，全市建設肉牛養殖“出戶入園”432 個，規劃用地20.53 km2（其中牛棚占地面積6.04 km2）。全市肉牛養殖“出戶入園”光伏規劃容量不少于43.8 萬kW，其中原州區95 個，規劃容量10.5 萬kW；西吉縣178 個，規劃容量18.5 萬kW；隆德縣49 個，隆德縣規劃容量4.2 萬kW；涇源縣35 個，涇源縣規劃容量為2.8 萬kW；彭陽縣75 個，規劃容量7.8 萬kW[9]，如表1 所示。

表1 各縣（區）肉牛養殖“出戶入園”光伏規劃容量及發電量

4.2 屋頂分布式光伏

規劃指出繼續發展屋頂分布式光伏。“十四五”期間，固原市屋頂分布式光伏以原州區為國家級試點，西吉縣、涇源縣和彭陽縣為自治區級試點，通過總結經驗、逐步在全市各縣推廣，實現屋頂資源集約開發，在引導消費綠色能源的同時，幫助公共機構節能減排、工商業企業降本增效、城鄉居民增收致富。分布式光伏總裝機規模不少于25.1 萬kW，年均發電利用小時數1134 h，采用“自發自用、余電上網”模式，重點在移民新村實施整縣推進屋頂分布式光伏，結合試點建設效果積極推廣[9]，如表2 所示。

表2 各縣（區）屋頂分布式光伏規劃容量及用電量

4.3 集中式光伏

規劃指出實施集中式光伏項目。結合電網接入、資源稟賦、土地利用條件，充分挖掘集中式光伏電站資源。整合梯田、山地等土地資源，推動大型集中式光伏開發，重點建設一批十萬kW 級光伏基地，創新實施光伏+農業、光伏+旅游等集中式“光伏+”工程。集中式光伏電站總規劃容量不少于45.5 萬kW，年發電量6.26 億kW·h，共規劃6 個項目。其中，原州區規劃2 個項目，規劃容量不少于11.5 萬kW，年發電量1.67 億kW·h；西吉縣規劃2 個項目，規劃容量不少于24 萬kW，年發電量3.22 億kW·h；隆德縣規劃1 個項目，規劃容量不少于4.6 萬kW，年發電量0.62 億kW·h；彭陽縣規劃1 個項目，規劃容量不少于5.4 萬kW，年發電量0.75 億kW·h[9]，如表3 所示。

表3 集中式光伏項目統計表

5 結束語

近些年我國光伏扶貧取得顯著的成就，本文就“十三五”期間寧夏固原市彭陽縣為例，分析了光伏扶貧項目對鄉村振興的重大貢獻。將光伏發電收益與鄉村振興相結合，打造出建設美麗鄉村的發展圖景。通過光伏項目收益改善貧困戶的日常生活，為建檔立卡戶提供就業崗位，以及建設鄉村，豐富村民的業余文化生活，為萬千家庭帶來幸福生活。

針對固原市新能源發展“十四五”規劃做了一個分析，規劃指出，將大力發展集中式光伏，因地制宜發展分布式光伏，創新實施“光伏+”產業，實現光伏產業從無到有，產業規模不斷擴大。