河北省農(nóng)村可再生能源的利用和開發(fā)

席 暉 高志紅

（1.河北工程大學(xué) 建筑學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.邯鄲市滏山房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，河北 邯鄲 065038）

河北省位于華北平原，兼跨內(nèi)蒙古高原，內(nèi)環(huán)首都北京市和北方重要商埠天津市，東臨渤海。河北地表地貌多樣，光照充足，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。河北農(nóng)業(yè)開發(fā)已有幾千年歷史，種植業(yè)比較發(fā)達，是全國的農(nóng)業(yè)大省，許多主要產(chǎn)品產(chǎn)量都居全國先列，在華北乃至全國有舉足輕重地位。農(nóng)村占河北省總面積的60%以上，目前主要使用一次性能源，利用率低，而且存在存在濫用農(nóng)藥，焚燒秸桿，隨意排污，堆放垃圾等行為，加重了環(huán)境污染。隨著環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的需要，推進節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，農(nóng)村可再生能源的推廣和利用成為了當務(wù)之急。

2009年，河北省首批啟動了1 000個示范村，已有近80%基本完成建設(shè)與改造任務(wù)。2010年確定的2 000個示范村全部開工建設(shè)，80%的村已有明顯形象進度。兩年來的實踐證明，河北省推進的新民居建設(shè)，是推進新農(nóng)村建設(shè)很好的切入點，也是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展的有效結(jié)合點，對改善農(nóng)民群眾的生產(chǎn)生活條件，促進農(nóng)村土地資源的節(jié)約集約利用，擴大消費、拉動投資起到了十分重要的作用，取得了預(yù)期的成效，已經(jīng)探索出了一條具有河北特色的新農(nóng)村建設(shè)路子。新農(nóng)村建設(shè)中可再生能源的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成績和經(jīng)驗。

1 河北省農(nóng)村可再生能源的利用

可再生能源是指在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充或重復(fù)利用的能源，如太陽能、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能、地熱能等，具有污染低、可持續(xù)利用和保護生態(tài)環(huán)境的特點。

1.1 太陽能

河北省位于北緯36°05＇至42°37＇，東經(jīng)113°11＇至119° 45＇，氣候分區(qū)屬于二三類地區(qū)，太陽能儲存較豐富，年輻射總量為5 900兆焦耳/平方米，全年平均日照數(shù)為2 800～3 000小時，日照率為50%～70%。在我國建筑行業(yè)施工技術(shù)中，太陽能技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。目前太陽能的應(yīng)用主要有三種形式：

一是把太陽輻射的熱能轉(zhuǎn)換成熱能。目前應(yīng)用最廣泛的是太陽能熱水器等。例如邯鄲市新農(nóng)村住宅中太陽能熱水器應(yīng)用廣泛，已有近20年的發(fā)展歷史。在產(chǎn)品研發(fā)、應(yīng)用、配套設(shè)計等方面已經(jīng)發(fā)展成熟，主要解決農(nóng)民夏天洗澡用水問題。經(jīng)過調(diào)查，邯鄲市農(nóng)村已集中安裝使用太陽能集熱器的占22%。截至2011年，農(nóng)村太陽能熱水器超過6.1萬臺，年增長率為13%～15%。

秦皇島新農(nóng)村建設(shè)中采用了一種太陽能綜合利用示范技術(shù)，是集被動式太陽能采暖房技術(shù)和太陽能熱水地暖循環(huán)系統(tǒng)為一體的綜合性太陽能采暖技術(shù)。該技術(shù)的特點是，第一，將普通房屋朝南的墻面，改造為被動式太陽能集熱墻。使其在有陽光天氣時，向房屋內(nèi)吹入熱風(fēng)。第二，在屋頂架設(shè)一定面積的真空玻璃管太陽能熱水集熱系統(tǒng)，通過水泵將熱水泵入房間內(nèi)地盤管供暖系統(tǒng)。每1m2的太陽能集熱器汲取的熱量可以滿足6m2室內(nèi)空間的采暖需求，每1m2采暖面積造價為160～200元左右。該項技術(shù)的主要優(yōu)點是，室內(nèi)溫度控制在20℃左右，晝夜溫差較小，一般不超過3℃，比較適用于解決農(nóng)村一家一戶的冬季取暖問題。

二是把太陽輻射的熱能轉(zhuǎn)換成電能，由蓄電池組儲存起來，提供動力和照明系統(tǒng)。一般用在道路照明，在路燈頂部安裝斜面向陽的太陽能電池板，充電及開、關(guān)燈過程由微電腦智能控制。使用太陽能路燈照明的村莊占農(nóng)村總數(shù)的5%，邯鄲市廣平縣、永年廣府新村、武安白沙、曲周第四疃鎮(zhèn)已使用。

個人太陽能發(fā)電并網(wǎng)正在部分村莊進行試點。2013年7月，臨漳縣磚寨營宋村，農(nóng)民陳海春家安裝的分布式光伏發(fā)電站正式并入國家電網(wǎng)，通過單晶太陽能組轉(zhuǎn)化成電能，輸送到國家電網(wǎng)。整個太陽能發(fā)電站投資近2萬元，使用壽命25年左右。如果天氣正常，每天可發(fā)電將近8千瓦時，年發(fā)電量近3 000千瓦時，相當于每年至少節(jié)約標準煤1噸，減少CO2排量2.55噸以上。按照電費和政府補貼計算，7年內(nèi)可收回投資。

1.2 生物質(zhì)能

常規(guī)利用的生物質(zhì)能主要由廢棄的農(nóng)作物秸稈 （玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉桿等）、動物糞便及有機質(zhì)垃圾產(chǎn)生。目前，邯鄲市農(nóng)村生物質(zhì)能利用主要是秸稈和沼氣。

1.2.1 秸稈

河北平原農(nóng)作物一年兩熟，秸稈資源豐富。以前秸稈主要用于牲畜飼料、農(nóng)民日常燃料和直接焚燒?，F(xiàn)在秸稈主要用于粉碎還田、加工成燃料、發(fā)電、工業(yè)和食用菌栽培原料等方面。

邯鄲縣南呂固鄉(xiāng)招賢村進行了秸稈煤的試點生產(chǎn)，秸稈首先經(jīng)過粉碎、加入專業(yè)配方制劑，再經(jīng)過3天至7天發(fā)酵，產(chǎn)生“煤化反應(yīng)”，也就是軟化秸稈中的纖維，提高密度，以便于擠壓成形。然后將充分發(fā)酵的秸稈碎末經(jīng)塊煤機壓制成塊，最后晾曬風(fēng)干。經(jīng)國家煤炭質(zhì)檢中心檢測，“秸稈煤”的發(fā)熱量可達3 500～6 000大卡，為普通煤炭的90%左右，完全可以替代煤炭作為工業(yè)及生活燃料。而且“秸稈煤”的強度、燃燒性能比普通木炭有了進一步提高，燃燒過程也更穩(wěn)定、充分，燃燒時間大約提高了兩倍以上。經(jīng)環(huán)保部門檢測，“秸稈煤”的含硫量和燃燒過程中二氧化碳的排放量極低，屬于環(huán)保清潔能源。其燃燒后的灰燼仍然是“草木灰”，富含鈣、鎂、磷、鉀等元素，可直接用到農(nóng)田。以邯鄲縣“秸稈煤”廠為例，粗略算了這樣一筆經(jīng)濟賬：企業(yè)投入廠房、設(shè)備、流動資金總計七八十萬元，一年按10個月生產(chǎn)期計算，一臺設(shè)備可以生產(chǎn)3 000多噸“秸稈煤”。據(jù)當?shù)匦星椋繃崱敖斩捗骸钡目偝杀炯s為650元～700元，銷售價格為每噸800元以上，這樣每噸就能取得100余元的純利潤。如果生產(chǎn)和銷售正常，預(yù)計一年總利潤應(yīng)在30萬元以上，投資兩年后即可收回。目前生產(chǎn)線已建成投產(chǎn)，每年可“吃掉”約1萬畝農(nóng)作物秸稈。

成安縣建成了首個生物秸稈發(fā)電廠，一期工程供熱機組點火成功，并順利并入華北電網(wǎng)發(fā)電，年發(fā)電量為1.71億千瓦時。該項目總投資約5億元。電廠采用世界領(lǐng)先的生物質(zhì)秸稈發(fā)電技術(shù)，待工程全部投產(chǎn)后，年發(fā)電量達4億千瓦時，供熱面積135萬平方米。每年可燃用棉花、玉米等農(nóng)作物秸稈30萬噸，按每兩噸秸稈的發(fā)電量相當于一噸優(yōu)質(zhì)煤計算，一年可節(jié)省優(yōu)質(zhì)煤15萬噸，節(jié)約資金近億元。同時，每噸秸稈的收購價在150元左右，這樣還可帶動周邊農(nóng)民每年增收4 500余萬元。此外，秸稈在電廠被焚燒后產(chǎn)生的灰渣和飛灰作為高品質(zhì)的鉀肥，可以直接作為農(nóng)家肥使用。

1.2.2 沼氣

沼氣是將人畜禽糞便、有機廢棄物、有機廢水、水生植物等有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)微生物分解發(fā)酵而生成的一種可燃性氣體，主要成分有CH4、CO2及少量的H2、N2和NO等。沼氣可以提高農(nóng)民的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率，沼氣作為煮飯的燃料，可以改變農(nóng)村傳統(tǒng)的燒柴習(xí)慣；沼氣的使用可增加大量的優(yōu)質(zhì)有機肥料；減少甲烷向大氣的排放，有利于保護生態(tài)環(huán)境。

經(jīng)過多年實踐，沼氣的許多綜合利用技術(shù)日趨成熟，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。全國開展沼氣綜合利用項目已達幾十個，范圍涉及到種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、服務(wù)業(yè)、倉貯業(yè)等諸多方面。沼氣綜合利用把沼氣與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動直接聯(lián)系起來，成為發(fā)展庭院經(jīng)濟、生態(tài)農(nóng)業(yè)，增加農(nóng)戶收入的重要手段。河北省新建農(nóng)村沼氣16萬戶，累計完成300多萬戶，總量居全國第四位。

由北京清大華美環(huán)保節(jié)能技術(shù)研究院研制出的移動式太陽能沼氣發(fā)生器，由太陽能集熱裝置和沼氣發(fā)生器兩部分組成，采用干式發(fā)酵技術(shù)，具有產(chǎn)氣速度快、產(chǎn)氣量大、使用維護方便等優(yōu)點，達到一年四季均可使用的最佳效果，深受當?shù)卣鞴懿块T及農(nóng)戶的好評。磁縣、臨漳縣和成安等縣，通過改灶、改廁、改圈“一池三改”工程，使沼氣的用途由生活向生產(chǎn)延伸，大力推廣“豬—沼—糧”（菜、果、藥）的新型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。截至目前，成安縣已完成沼氣池建設(shè)3 030戶，完成沼肥無公害種植基地1萬畝，建成三沼利用示范養(yǎng)殖場5個，建成沼氣精品示范村5個，建成大中型沼氣池4個，新建成沼氣物業(yè)服務(wù)網(wǎng)點10個。

大中型沼氣池也已經(jīng)建成，并投入使用。邯鄲垃圾填埋場沼氣發(fā)電項目2008年開工建設(shè)，2013年3月成功發(fā)電并網(wǎng)。整個項目分為沼氣收集系統(tǒng)、沼氣預(yù)處理系統(tǒng)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)和沼氣焚燒系統(tǒng)。填埋場產(chǎn)生的沼氣通過集氣站真空負壓裝置被抽到凈化系統(tǒng)，進行除塵、脫硫、過濾后進入發(fā)電機組，然后通過燃氣發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出低壓電，通過高壓配電室轉(zhuǎn)換成10萬伏高壓電輸入邯鄲電網(wǎng)。該項目裝機量為兩臺1兆瓦的沼氣發(fā)電機組，年收集處理沼氣800萬立方米，年發(fā)電1 200萬千瓦時，可滿足1.2萬戶普通家庭一年的用電量，相當于每年節(jié)約標準煤4 500噸，減少6萬多噸二氧化碳排放。

1.3 地源熱

地源熱是以土壤或水為熱源、水為載體在封閉環(huán)路中循環(huán)進行熱交換。地源熱的利用通常包括地下埋管、井水抽灌和地表水盤管等系統(tǒng)。地源熱泵技術(shù)是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層收集了47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域限制，無處不在，是無限的、清潔的可再生能源。地源熱泵使用的地下水要全部回灌，否則會造成地下水位的降低。使用地源熱泵，沒有燃燒過程，對周圍環(huán)境無污染排放；不向周圍環(huán)境排熱，沒有熱島效應(yīng)，沒有噪音。

河北平原地熱資源分布廣泛，資源豐富。據(jù)計算，河北平原可采地熱資源量為49376.04×1016J，相當于168147億噸標準煤。該區(qū)域地熱資源主要賦存于上第三系砂巖和古生界及中上元古界的古潛山碳酸鹽巖儲水層，主要分布在華北斷坳構(gòu)造沉降區(qū),熱儲層埋藏深度較淺，埋深3 000m以淺地熱資源分布廣泛，出水口熱水溫度最高達96℃。但目前地熱資源開發(fā)利用中，開發(fā)利用類型單一，棄水溫度過高，沒有根據(jù)各處地熱水自身特點和所在地域優(yōu)勢制定合理的開發(fā)利用方案。

不同溫度的地熱水適宜于不同的利用方面，比如70～60℃的地熱水適宜農(nóng)業(yè)溫室和孵化等使用，50℃～40℃的地熱水適宜土壤加溫、種菜、養(yǎng)殖蘑菇等使用，30℃～20℃的地熱水適宜發(fā)酵、養(yǎng)魚、處理污水等使用。地熱資源在開發(fā)利用過程中，只有最大限度地多產(chǎn)業(yè)梯級綜合利用，才能降低成本，提高利用率，節(jié)約地熱資源，延長地熱田的壽命，實現(xiàn)地熱能源的持續(xù)利用。例如河北省廊坊市固安縣馬莊鎮(zhèn)辛莊戶村霸25熱水井地熱水經(jīng)地熱干燥高效熱交換后，水可降到70℃左右，經(jīng)分水器，地熱水進入廠區(qū)辦公樓采暖后，地熱水溫度可降到55℃左右；然后將地熱水送入蘑菇種植房，用于種植蘑菇加溫，在蘑菇種植房循環(huán)后，地熱水溫度可降到30℃左右，將地熱水送入養(yǎng)魚池。

經(jīng)調(diào)查，河北省新民居使用地源熱的新農(nóng)村主要是試點工程，但是有很多新民居建設(shè)都在積極探討地源熱泵技術(shù)。

2 河北省農(nóng)村可再生能源的發(fā)展建議

2.1 農(nóng)村可再生能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

河北省農(nóng)村可再生能源的開發(fā)利用整體還處于初級階段，開發(fā)品種相對單一，綜合利用率低，投資回收期較長。未來發(fā)展的目標定位應(yīng)定位到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向上。具體措施如下：

第一，規(guī)劃河北省農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用的發(fā)展方向并制定目標。以各地的現(xiàn)有資源和技術(shù)為基礎(chǔ)，明確農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用的趨勢和發(fā)展的方向，量化目標，大力培植并壯大龍頭企業(yè)，依托其品牌產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，吸引更多的投資者投資農(nóng)村可再生能源項目，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

第二，細化規(guī)劃目標，分步驟實施，分階段驗收，持續(xù)而系統(tǒng)地落實既定目標的完成進度，可以采用一把手負責制，一級抓一級，做好具體規(guī)劃的落實，防止將規(guī)劃目標束之高閣。項目完成投入使用后，進行長期的監(jiān)測，完善影響評價體系和評價指標。

第三，利用當?shù)靥赜械脑O(shè)備、資源，降低可再生能源的成本和使用能耗?？稍偕茉吹睦?，要結(jié)合當?shù)氐馁Y源特點、農(nóng)民生活習(xí)慣等方面綜合利用，才能做到物盡其用。例如邯鄲市約占60%～70%的農(nóng)村地區(qū)使用傳統(tǒng)土灶或改進型土灶。土灶用磚塊壘砌，主要由灶臺、鍋臺、下灰口、風(fēng)箱、煙道等部分組成。土灶主要功能為燒飯，一般使用柴草、秸稈、煤等作為燃料，多用于做飯，平均效率在40%左右，剩余部分有10%～20%的熱量發(fā)散到室內(nèi)，還有40%～50%的熱量被浪費了。如果在采暖季，土灶結(jié)合地熱采暖系統(tǒng)，非采暖季，土灶結(jié)合太陽能熱水系統(tǒng)，其節(jié)能效益將更加明顯。

2.2 完善激勵手段，拓寬投融資渠道

由于農(nóng)村可再生能源項目的投資回收期比較長，社會資金注入比較困難，建議河北省政府采取相應(yīng)激勵措施作引導(dǎo)，加快農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用新技術(shù)的研發(fā)和推廣。首先，在立項審批、土地利用等方面給予政策扶持，采取特事特辦的方式，其次，由于農(nóng)村可再生能源的開發(fā)初期費用較高，投資回報的風(fēng)險性較大，收益的不確定性直接影響著投資者的開發(fā)熱情，需要政府運用財政、稅收等宏觀手段對可再生能源開發(fā)項目提供必要的扶持，可以采取政府補貼的方式：一是研發(fā)補貼，是政府對可再生能源開發(fā)利用技術(shù)的研發(fā)機構(gòu)給予補貼，扶持其開發(fā)和創(chuàng)新技術(shù)；二是投資補貼，是政府對投資者給予的補貼，以便調(diào)動投資者積極性，增強企業(yè)潛力，擴大生產(chǎn)規(guī)模；三是消費補貼，是政府對消費者給予的補貼，刺激消費市場，提高企業(yè)生產(chǎn)動力。

2.3 加強農(nóng)村可再生能源建設(shè)服務(wù)體系的構(gòu)建

目前，服務(wù)體系是以提供簡單的信息咨詢和服務(wù)為主，服務(wù)范圍較窄，工作力度較小。需要加強農(nóng)民的農(nóng)村可再生能源知識的教育、宣傳和培訓(xùn)，逐步提高農(nóng)民利用可再生能源的理論與實踐能力。

2.4 提高技術(shù)創(chuàng)新能力

由于河北省農(nóng)村可再生能源技術(shù)開發(fā)利用的較晚，不具備在短期內(nèi)產(chǎn)生強大經(jīng)濟效益的能力。因此需要提高可再生能源技術(shù)創(chuàng)新能力，加大研發(fā)投入，逐步形成并完善農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用的科技創(chuàng)新體系。加快農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用技術(shù)體系建設(shè)，重點開發(fā)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和太陽能供熱、供暖技術(shù)。

3 結(jié)論

河北省農(nóng)村可再生能源應(yīng)用是未來的能源發(fā)展方向，涉及的關(guān)鍵技術(shù)問題較多，本論文作為河北省建設(shè)廳科研課題“河北省農(nóng)村住宅可再生資源應(yīng)用研究”的階段性成果，僅僅是初步的探索，還需要在今后的實踐運用中進一步研究和探索。

[1]胡麗霞.北京農(nóng)村可再生能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2008年.

[2]趙忠義,趙陽.中國農(nóng)村可再生能源發(fā)展地區(qū)特點分析及政策建議，可再生能源，第27卷，2009年（06）：2～6.

[3]趙忠義,趙陽.河北省平原地熱資源利用模式研究[J].節(jié)能，2011年（7，8）：27～30.