PDF《中国西部农村电气化过程中非联网 可再生能源的选择》

中国西部农村电气化过程中非联网 可再生能源的选择 执行单位:美国德拉瓦大学 能源环境政策中心 资助单位:中华人民共和国农业部 美国国家可再生能源实验室 课题指导: John Byrne Young-Doo Wang 沈波 课题组成员: 周爱明 赵吉宏 山口卓勇 Jessie Manuta William Smith,Jr.

Govind Gopakumar Subid Wagley Christopher Linn Johanna Gregory Kenneth Wicker Venkatesh R Iyer i 中国西部农村电气化过程中非联网可再生能源的选择 执行单位:美国德拉瓦大学能源环境政策中心 资助单位: 中华人民共和国农业部 美国国家可再生能源实验室 课题组成员: 周爱明 赵吉宏 山口卓勇 Jessie Manuta William Smith,Jr. Govind Gopakumar Subid Wagley Christopher Linn Johanna Gregory Kenneth Wicker Venkatesh R Iyer 课题指导: 德拉瓦大学能源环境政策中心 主任John Byrne 副主任 Young-Doo Wang 博士后 沈波 ii 联系办法: 电子邮件: [email protected]

电话: (302)831-8405 传真: (302)831-3098

网址: http://www.udel.edu/ceep/ iii 前言 非常高兴向美国国家可再生能源实验室(NREL)提交这份研究报告.在《美中能源 效率和可再生能源技术发展与利用领域合作议定书》伞型框架下,本研究报告对非 联网可再生能源系统进行了深入分析,同时对中国西部可再生能源利用作了全面的 社会经济性评价.能源环境政策中心(CEEP)对报告的研究结果负责. 在项目实施过程中,得到中国农业部,中国科学院政策管理所和可再生能源发展 中心(CRED)大力合作和许多建议,在此一并表示感谢. 希望此报告对今后中国农村地区可再生能源利用领域的后续研究有所帮助. John Byrne 德拉瓦大学 能源环境政策中心主任 iv 目录概要.1 1.背景和介绍.4 1.1 背景

4 1.2 目标

4 1.3 方法

5 1.4 可再生能源与农村电气化

5 2.中国西部概况.6 2.1 内蒙古自治区

7 2.2 青海省

8 2.3 新疆维吾尔族自治区

9 3.独立的可再生能源系统的经济性

10 3.1 独立的可再生能源系统

10 3.2 RREAD 概述.11 3.3 能量分析

14 3.4 经济学分析

18 3.5 敏感度分析

20 3.6 小结

21 4.西部地区独立的可再生能源系统的经济性.22 4.1 内蒙古、青海和新疆的资源评价

22 v 4.2 均摊成本分析

23 5.非联网用户的社会经济评价模型

34 5.1 社会经济性评价概述

34 5.2 农村可再生能源调查

34 5.3 数据整理

36 5.4 描述性和比较性的统计分析

37 5.5 影响对可再生能源系统态度的社会经济条件

39 5.6 小结

40 6.西部农村可再生能源系统市场潜力预测

41 6.1 对数回归模型的建立

41 6.2 确定可再生能源系统购买者关键参数的对数回归模型

42 6.3 对数回归分析的结果

51 6.4 模型的统计鲁棒性

52 6.5 西部地区潜在的可再生能源市场大小预测

52 6.6 内蒙古、青海和新疆农村未来的可再生能源系统潜力

52 6.7 结论

54 7.加速西部地区可再生能源商业化的政策选择.55 7.1 建立机构框架

55 7.2 推动对可再生能源市场投资

55 7.3 增强融资

56 vi 7.4 利用可再生能源技术,改善技术服务和训练

57 7.5 国际合作

57 7.6 总结

57 参考文献.58 附录 A: 运行 RREAD 所需数据.59 附录 B: 西部地区农村能源使用家庭调查表

63 附录 C: 西部地区省级和县级社会经济评估调查表

81 vii 缩略语 AC 交流电 BOS 平衡系统 CAMS 中国气象科学院 CEEP 能源环境政策研究中心 CRED 可再生能源发展中心 DC 直流电 DOD 充放深度 DSM 需求侧管理 EOR 估计奇偶比 IMAR 内蒙古自治区 LRM 对数回归模型 MEP 中国国家电力部 NPV 净现值 NREL 美国国家可再生能源实验室 O&

M 运行和维护 POA 光伏阵平面 REEZ 可再生能源企业开发区 REHH 可再生能源家庭 RERF 可再生能源滚动基金 RREAD 农村可再生能源分析和设计软件 SHS 户用太阳能系统 TMY 典型气象年 UEHH 无电户

1 概要背景 近二十多年,中国已向成千数百万农牧民提供电力(中国电力年鉴,1996).农村 电气化主要是通过电网扩建以及开发当地小水电或微型水电来实现.尽管农村电气 化收效显著,但在中国农村,仍然有

6000 万人没有通电,这其中有五分之一生活在 中国西部地区(中国电力年鉴,1996).由于在这些偏远地区扩建电网成本高,同时 这些地区也缺乏可开发的水电资源,因此中国政府的一项重要任务是探索如何能够 为西部地区提供合适的电力.在美国能源部与中国科技部的《美中能源效率和可再 生能源议定书》双边协议下,美国国家可再生能源实验室(NREL)和美国德拉瓦大学 能源环境政策中心共同实施了为期八年的研究项目,对中国西部地区农村电气化过 程中非联网可再生能源的选择进行了探讨和研究. 项目对 CEEP 所开发农村可再生能源资源和经济分析方法及软件进行了扩展和更 新.项目涉及的地区包括内蒙古自治区,青海省和新疆维吾尔自治区三省区域.同时,对小风机(风机容量小于

300 W)和小光电系统(容量小于

120 Wp)市场潜力和大 小进行评估.项目总体上分两阶段实施.第一阶段是对中国西部农村中运行的非联 网可再生能源系统的经济性进行分析.经济性分析的目的在于: (1) 评估中国西部风能和太阳能的资源潜力;

(2) 开发能用于评价为边远农村家庭提供电力服务的非联网风能和太阳能技术 供电能力和经济可行性的综合分析工具;

(3) 比较不同配置的独立光伏系统和风能系统的性能(即:纯光伏、纯风机和风 光互补系统)和其他选择(可再生能源与柴油发电机相比);

(4) 通过计算各系统的均摊成本,确定不同系统配置和技术选择成本有效性. 项目第二个阶段, 对中国西部地区可再生能源的利用进行了全面综合的社会经济 评估.评估的目的是: (1) 找出农村能源消费者对可再生能源系统的需求和偏好特征;

(2) 弄清影响中国西部地区可再生能源选择的社会经济条件;

(3) 评价中国西部地区可再生能源系统市场潜力和大小;

(4) 对开拓中国西部可再生能源市场提供政策建议. 在项目实施过程中,项目组开发了一套软件,还设计了具体的抽样方法.为了进 行经济分析,项目组开发了电子表格式的计算模型,称作农村可再生能源分析和设 计工具(RREAD).该软件可用于评价非联网可再生能源技术(其中包括光电,风电和 风光互补系统)的能源和经济运行指标,并与传统的汽/柴发电设备进行比较.RREAD 可以分析各类户用 PV 系统(22 Wp 到120 Wp),风机(100W 到300W)以及风光互补系 统(小型系统为 300W 风机带 35-60Wp PV,较大系统为 300W 风机带 100-120Wp PV)的2出力和经济性能. 为了评价内蒙古,青海和新疆三省区可再生能源利用的社会经济情况,项目组设 计一套适用于家庭调查和抽样的理论和方法.同时,项目组与中方研究人员密切合 作,调查了

22 个县内的

531 户农户,把他们作为所研究地区能源消费者样本.这些 调查数据与所在县或地区的社会经济信息结合在一起,通过二分变量和对数回归的 统计方法,找出影响中国西部农村家庭中对可再生能源的选择的社会的,经济的和 技术的方面的因素.在抽样数据基础上,建立市场选择模型,找出可用来预测中国 西部非联网可再生能源系统市场潜力和大小重要指标. 主要结果和建议 我们认为充分利用当地风能和太阳能资源是解决中国西部农村无电户用电问题 最经济可行的办法.当前该地区的社会经济条件已经孕育了一个巨大的风能,PV 和 风光互补系统市场.但要完全打开市场,必须克服一些重要的经济和机制障碍.本 报告的主要结论和建议如下: ? 我们的资源评价显示在调查的地区中, 大多数县有丰富的风能和/或太阳 能资源.新疆在该地区中有最好的太阳能资源,........