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构建农村能源互联网 助力农业农村现代化

字号+ 作者:admin 来源:未知 2021-04-13 09:50 我要评论( )

农村能源是农业农村发展的重要物质基础。国网能源院专家认为,应构建以电为中心、农业农村与能源跨领域深度耦合的农村能源互联网,更好地服务乡村振兴战略实施。

构建农村能源互联网 助力农业农村现代化

国家电网报:吴潇雨 孔维政

  核心提示 “十四五”规划纲要提出,“全面实施乡村振兴战略”“加快农业农村现代化”。农村能源是农业农村发展的重要物质基础。国网能源院专家认为,应构建以电为中心、农业农村与能源跨领域深度耦合的农村能源互联网,更好地服务乡村振兴战略实施。

  全面推进乡村振兴对农村能源发展提出更高要求

  农村能源是农业农村发展的重要物质基础,构建绿色高效的能源供应消费体系是农业农村经济发展的必要保障。农业农村现代化发展的趋势下,能源的角色将会更加重要——现代农业园区、农业加工企业等生产流程的电气化、现代化水平不断提升,对能源供应的多元化、定制化及安全性均提出更高要求;农村能源普遍服务水平的提升关系农民的获得感、幸福感;农村能源生产消费清洁化、高效化的发展趋势将有助于打造绿色低碳的生活环境,助力“美丽乡村”建设。

  我国农村地区的太阳能、生物质能等可再生能源资源丰富,开发潜力大。当前,我国农村能源消费仍处于增长阶段,电气化水平有进一步提升的空间。

  同时,我国农村电力基础设施和供电服务的水平相对较高,但燃气、热力管网的建设和服务水平有待提升。受发展模式、经济性制约,其可持续发展动力主要在三方面受限。

  一是农村能源基础设施投资需求大、投资额高企,投资回收期普遍较长。二是农村能源发展受应用场景、经济性的制约,存在可持续运营难题。例如,受气源气价影响,燃气、热力网络的经济性问题影响了经营主体可持续运营。今年中央一号文件提出“推进燃气下乡”,未来农村燃气网络势必迎来较快发展,但应用场景有待明确。三是依赖政府补贴、国有企业帮扶。农村能源基础设施和配套服务发展模式在运营体系构建、商业模式设计、价格补贴机制方面还比较粗放。在当前农业规模化、产业化的趋势下,农村企业、合作社等新兴主体有望参与到能源基础设施建设运营中,催生出新的商业模式。

  总体上看,我国农村能源发展取得了令人瞩目的成就,但仍面临诸多挑战:能源基础设施落后,气、热等基础设施尚需进一步发展;清洁化程度不高,煤炭仍在能源消费中扮演重要角色;社会化服务能力相对滞后,主要依赖帮扶补贴,未形成市场化、多方参与的可持续发展模式;环保压力较大,散烧煤、秸秆燃烧等给农村带来了严重的环境污染问题。

  基于我国农村能源发展的现实情况和未来农业农村发展的用能需求,农村能源互联网具有在技术创新、模式创新等方面的多重优势,能够更好地服务乡村振兴战略全面实施。

  农村能源互联网将支撑农业农村高质量发展

  农村能源互联网并未脱离能源互联网的概念和范畴,而是结合农业农村特征的一种场景化实践。具体来说是以电为中心,以坚强智能电网为基础平台,深度融合应用先进信息通信技术、控制技术与先进能源技术,支撑能源电力清洁低碳转型、能源综合利用及效率优化、多元主体灵活便捷接入,具有清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放等特征,深度结合农业农村发展需求的智慧能源系统。

  农村能源互联网是农业农村与能源的跨领域深度耦合,体现在能量流、农业物质流信息流、价值流的交叉融合,将支撑农村能源高质量发展,服务农业农村现代化。

  ● “能量流+农业信息流”

  农业信息能够反映农业生产的诸多特性,结合农业信息调整能源供给,如根据大棚温度调节热泵供温、根据鱼塘含氧量调节氧泵控制策略等,均能促进农业生产提质增效。

  农业生产流程、作物生长的特性又给能源多样化发展带来更多想象空间,例如农作物的温度敏感性相对较低,对其温度调节设备的短时、宽幅度启停介入可生成可观的需求响应资源等。

  ● “能量流+农业物质流”

  蔬菜大棚、禽畜养殖等均离不开能源供给。农业生产反过来也能促进能源生产,如秸秆、禽畜粪便等也是良好的生物质资源,可以用来产生沼气后发电,从而形成能量流和农业物质流的耦合循环。

  ● “能量流+农业物质流信息流+价值流”

  现代农业生产过程中的村集体、农业企业、农户均具有能源生产者和消费者的多重身份,可以参与能源系统的运营,从而产生新的商业模式,如农村能源站、能源管网设施建设运营等。

  农村能源互联网除在技术方面需要因地制宜、创新发展外,更需要在业态模式方面进行探索,保证其可持续运营,提升农村能源社会化服务水平。

  从技术角度看,农村能源互联网技术的发展关键不在于技术本身,而在于结合农业农村场景化应用为导向的落地实践。

  现代化农业生产模式、生活用能场景给农业农村用能特性带来深刻变化,这种变化催生了能源系统源、网、荷各环节的新技术开发需求。如电源侧的风、光、生物质等可再生能源的开发利用技术,电网侧的农村电、热、沼气等多能源网络的规划与运行优化技术,负荷侧的农业农村用能特性分析与需求响应技术等。

  从模式角度看,主要应解决农村能源互联网的可持续运营问题,提升普遍供能服务水平,同时激发多元主体的参与积极性,形成农村能源互联网持续运营能力。

  一是通过构建农村能源互联网推动形成清洁、低碳、高效的农村能源生产供应体系,促进清洁能源开发利用,满足农业农户多元化用能需求,推动用能成本降低,服务乡村振兴等国家战略。

  二是通过构建农村能源互联网,发展现代农业、新农村背景下的新型农村能源系统规划、运行及数字化支撑技术,实现农村能源资源的优化配置和能源系统的经济、高效运转。

  三是明确农村能源互联网投资建设运营主体,催生新的业态和商业模式,完善农村能源价格补贴机制,实现农村能源互联网的可持续发展。

  四是通过建设农村能源互联网,率先实现多种能源系统的统一规划、管理、运行,推动能源互联网落地示范。

  现代化农业园区:农村能源互联网示范场景

  现代化农业园区是未来农业发展的缩影,具有高价值、规模化等特征,是农村能源互联网率先示范的场景。2017年以来,农业农村部(原农业部)和财政部批准创建了151个全产业链发展、现代要素集聚的国家现代农业产业园,带动各地创建了3189个省、市、县产业园。

  农业园区适合发展农村能源互联网主要体现在三方面:一是农业园区是未来农业发展的缩影, “农业园区化、农民职业化”是发展方向,园区具有规模大、产值高、示范效果好的特点;二是农业园区能源系统投资建设过程中存在多方利益主体,可以探索新兴、可持续的能源发展模式;三是农业园区需求集中,冷、热、电、气需求多样化,适合开展农村能源互联网建设,保障现代化农业用能。

  那么,农业园区农村能源互联网建设有什么模式?

  ——推进综合能源开发利用。因地制宜结合现代农业园区用能特点和太阳能、生物质资源禀赋优势,利用沼气三联供、空气源热泵、大棚余热回收等特色多能耦合网络架构,利用分布式新能源开发、多能互补等技术,满足用户的电、气、冷、热多元化用能需求,提高可再生能源消纳水平和能源综合利用率。

  ——开展多能互补调度。针对农村综合能源具有源荷特征多样、时空分布广、用户用能行为复杂、管理控制环节多等特点,融合先进信息通信技术,研发集农村能源负荷预测、协同优化与运营管理于一体的智慧能量管理平台,突破传统能源系统简单独立的运行模式,实现农村能源互联网“源网荷储”协同优化调度。

  ——探索多方共建共赢的农村能源基础设施建设新模式。针对农村能源基础设施投资建设运营模式单一的现状,可探索借助综合能源服务等创新模式吸引多方主体参与,不断提升农村能源服务水平。

  (作者单位:国网能源研究院有限公司)


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