河南省兰考县农村绿色能源转型调研报告

■ 中国电机工程学会农村电气化专业委员会

为深入贯彻落实党的十九大精神和习近平总书记能源革命战略思想，推进乡村振兴，探索新时代县域能源转型新路子。2018 年7 月，国家能源局批准河南省兰考县为全国首个农村能源革命试点县，同意兰考县按照《兰考县农村能源革命试点建设总体方案（2017—2021）》（下文简称“总体方案”）开展农村能源革命试点建设。兰考农村能源革命的重点任务包括农村能源供给革命、农村能源消费革命、农村能源技术革命、农村能源体制革命、城乡废弃物能源化利用5 个方面。

为了解先行先试的兰考在农村能源革命试点建设方面取得的成果、经验及遇到的困难，总结借鉴所积累的可复制、可推广经验，以点带面助力农村地区能源清洁低碳转型，8 月28—30 日，中国电机工程学会农村电气化专业委员会组织专家，对河南省兰考县的农村能源革命开展情况、面临的主要问题、采取的措施和取得的主要经验进行了调研。

兰考县农村能源革命试点县建设情况

兰考县位于河南省东部，下辖3个街道、13 个乡镇，全县总面积1 116千米2，总人口87 万。由于化石能源匮乏，早些年兰考全县用能以外来的电力、油、气为主。自试点工作开展5 年以来，兰考因地制宜推进风能、太阳能等可再生能源开发，加强电网基础设施配套建设，已初步形成以清洁能源为主体、多能互补的农村能源发展新格局。

农村能源供给方面。至2022 年年底，风电装机容量79.4 万千瓦（集中式76.7 万千瓦，分布式2.7 万千瓦），2022年累计发电量105 566.5 万千瓦•时，年利用小时数1 329 小时；光伏发电装机容量33.5 万千瓦（集中式20 万千瓦，分布式13.5 万千瓦），2022 年累计发电量17 728.4 万千瓦•时，年利用小时数529 小时；秸秆焚烧发电装机容量2.4万千瓦，2022 年累计发电量5 489 万千瓦•时，年利用小时数2287 小时；生活垃圾热电联产装机容量1.5 万千瓦，2022 年累计发电量3 652.7 万千瓦•时，年利用小时数2 435 小时。全县可再生能源发电并网装机容量达116.8 万千瓦，与2016 年相比，增长了31 倍；全县非化石能源消费占比从22%，提高到80.39%；可再生能源发电量占全社会用电量比重从21%提高到95.09%。

农村能源消费方面。投资1.36 亿元实施“井井通电工程”，全面解决11 792 眼机井灌溉用电问题，机井通电覆盖率由72%提升到100%。全面保障居民采暖用电需求，累计完成“电替代”清洁供暖4.4 万户。十三五期间累计投资14.98 亿元，户均配变容量达到2.89千伏· 安，比2016 年提升2.63 倍，高于全省平均水平17.9 百分点；户年均停电时间由23.06 小时降为10 小时，是2016 年的43.37%。投运新能源公交车、出租车、公务车751 辆，每年替代燃油约2 464 吨，建成电动汽车充电站23座、充电桩165 根。地热供暖面积达到6.8024 千米2。兰考目前基本实现了全域煤炭消费清零，初步形成绿色低碳的能源消费体系。

农村能源技术方面。提升智能化用能水平，有效保障可再生能源消纳，有序开展多能互补、能效管理、需求响应、智慧用能等多类型综合能源服务。兰考县供电公司积极开展多项“能源互联网+”试点项目。张庄奥吉特菌业有限公司的蘑菇种植对温度、湿度要求很高，该公司能源消耗较大。供电公司为其制定了能耗解决方案，利用用能监测传感器实时监测各种植大棚的用电情况，可实现年节约20 多万元成本，显著提升了企业能效管理水平。坐落在兰考数字普惠金融小镇旁的桐乡供电所是2022 年建成投运的河南省首座“零碳”供电所。在供电所辖区范围内，智慧路灯、光伏座椅、光伏步道、储能电站等智慧能源新设备随处可见。据介绍，该所光伏和风力发电系统年发电量约4.85万千瓦•时，通过分布式清洁能源、储能系统、建筑节能及用能优化等技术的实施，完成了供电所节能降耗改造，年节约电量达8 190 千瓦•时以上，通过实时数据监控，实现清洁能源发电的高效利用和峰谷用能的调节，所发“绿电”全部就地转化利用。

农村能源管理方面，建立全品类能源数据库，形成可推广可复制的县域能源大数据建设模式，打造能源监测、运营指挥、公共服务3 个平台，面向政府、企业、居民提供智慧能源服务。能源数据库涵盖发电企业、热力企业、燃气企业、成品油企业、电网、能源消费企业、政府、居民各类数据14 101 万条。能源监测平台可实现分类能源监测、碳排放监测、革命成效监测。运营指挥平台可实现源网荷储各环节的能量管理与运营指挥。公共服务可实现电力基础服务（网上办电、配电抢修、智慧服务）、电力拓展服务（区域电能消费、乡镇产业用电、企业用电、重点产业用电）、服务乡村振兴（乡村用电、乡村振兴指数、农村空心化率）。分布式清洁能源生产和消费体系基本确立，多方合作、互利共赢、经济可持续的市场化清洁能源开发利用模式基本建立。

城乡废弃物能源化利用方面，兰考建成了1.5 万千瓦生活垃圾热电联产项目、2.4 万千瓦秸秆电热电联产项目。光大环境建设的1.5 万千瓦生活垃圾热电联产项目可日处理生活垃圾600 吨，每年可处理21.9 万吨生活垃圾，发电约7 000 万千瓦•时，并可为产业聚集区实现集中供热。每吨垃圾约可产电320千瓦•时，可满足1 个家庭1 个月的用电需求。这种方式在实现生活垃圾的无害化处理与环境美化同时，也实现了能源的清洁供应。农村废弃物的充分开发利用正推动兰考县从“能源消费前端”变为“能源生产前端”。

总而言之，兰考在生态文明建设、能源供给能力、能源消费结构等关键指标方面取得了新突破。在能源产业化、资源能源化、能源普惠化、能源智慧化等革命成效方面效果明显。

关键指标：生态文明建设方面，全县生活垃圾无害化处理率目标94%，达到100%；秸秆、畜禽粪便资源化利用率目标90%，达到96%；清洁供暖普及率目标80%，达到99%；公众绿色出行率目标90%，达到93%。能源供给能力方面，供电可靠率达到99.77%，配变电压合格率达到95.86%，融合终端覆盖率达到100%，配变台区线损整体达标率达到99.58%，燃气管网覆盖率达到100%，热力管网覆盖率达到61.84%，可再生能源发电量占能源生产总量比重可达到97%，生物天然气年产量占县域用气量需求比重为24%。能源消费结构方面，可再生能源占一次能源消费比重目标60%，达到80.39%；可再生能源发电量占县域全社会用电量比重目标90%，达到95.1%。

革命成效：能源产业化方面，实现投资142.5 亿元，税收5.1 亿元，拉动就业19 985 人，其中贫困人口6 799 人，达到强县和富民统一起来的效果。资源能源化方面，农作物秸秆处理量215 万吨，相当于处理973.33 千米2农田所产秸秆，节约标煤19.4 万吨；禽畜粪污处理量390 万吨，相当于处理356 万头猪所产粪污，实现二氧化碳减排53.1 万吨；生活垃圾处理量29 万吨，相当于处理108 万人年所产垃圾，实现减排二氧化硫、一氧化氮、粉尘271.6 万吨，达到改革和发展结合起来的效果。能源普惠化、能源智慧化方面，农网投资14.98 亿元，燃气管网投资6.2 亿元，双替代完成46 800 户，能源互联网运营平台接入扶贫光伏户6 034 户，接入农村特色企业2 家，提供便民服务20 229次，达到城镇和乡村贯通起来的效果。

采取的措施和取得的主要经验

农业农村现代化离不开能源支撑，能源产业是乡村振兴的重要支撑。兰考县政府及兰考供电公司认真落实国家的决策部署，坚持系统化、全局化思维，将清洁能源开发利用各项业务与电网安全、能源转型、行业发展统筹安排。从推动能源生产方式发生重大变革到促进能源消费结构不断优化，从显著提升能源利用效率到持续提高供电服务质量水平，兰考农村能源革命正助力当地探索绿色发展之路。

扛牢能源安全与绿色消纳主体责任

兰考供电公司主动服务、科学研判，全力服务分布式光伏科学、有序、健康发展。一方面主动开展超容量台区治理，对于已经超容量并网的台区开展摸排，结合台区运行情况、负荷变化情况，结合光伏开发单位，科学研判，综合治理，确保不因光伏接入对台区企业、居民用电安全产生不利影响。例如针对负荷密度小、分布式光伏资源较好的农村台区，配置25 干瓦/50 千瓦•时储能缓解反向过载问题。另一方面，积极争取台区可开放容量试点。强化新技术应用，利用新能源云等先进技术，科学研判台区可接入容量，定期向社会公众开放，引导分布式光伏投资方科学、有序接入，按需合理配置储能。目前兰考地区已部署9.6 兆瓦电网侧储能，下一步将开展长周期氢储能应用，考虑示范建设兆瓦级氢储能电站，探索培育“风/光发电+氢储能一体化”应用新模式，加快与多能互补和智慧微网技术融合。

规范光伏开发与运行管理

建立了台区分布式光伏运行管理平台。实现了对分布式接入光伏发电信息的实时获取、管理与分析。目前兰考共有光伏接入用户6 615 户，其中全额上网用户6 270 户，余电上网用户345户,光伏接入用户中5 074 户用户可实现刚性控制，39 户用户实现柔性控制，实现了对接入光伏控制能力的提高。光伏台区数为1 766，占比38.48%，光伏报装容量149.20 兆瓦，光伏台区容量474.23 兆瓦，渗透率31.46%。

为促进分布式光伏发电健康可持续发展，进一步研究提出以下开发建议。（1）规范备案管理，按照“谁投资、谁受益、谁备案”原则，严格区分自然人备案和非自然人备案。（2）严格执行并网前流程，以设备购置发票作为投资主体、备案主体一致性的关键因素。（3）规范增量，摸排存量，按照最新要求对存量进行一致性摸排。

探索多方共赢的市场机制

兰考计划将深度参与电力市场，充分释放能源体制革命价值。（1）启动电能量市场，释放市场价值：借鉴山东等先行省电力市场建设经验，有序积极推动集中式、分布式新能源进入市场，发挥新能源边际发电成本低优势，撬动电力交易价格。（2）争取绿电绿证市场，释放生态价值：积极争取绿电绿证交易先行先试，吸引有绿电绿证需求的出口外向型企业落户，或者购买绿电，实现生态溢价。（3）探索新兴市场主体交易，释放协同价值：通过市场化手段整合负荷资源，利用价格信号，服务负荷聚合商、虚拟电厂等新型主体通过响应电网需求、削峰填谷等，为度夏、度冬期间电网保供提供有力支撑。

建成能源互联网运营平台

2018 年开始，国网河南省电力公司在兰考县打造了集能源监测、配置及服务的能源互联网平台，实现电力、燃气、燃油全品类能源的生产、传输、消费全链条信息互联互通与数据共享，面向政府、企业、居民提供智慧能源服务。平台目前具有运行监控、发电预测、可调负荷分析、策略生成等系统功能，有效抑制了光伏、风电等新能源发电并网带来的电网波动，提高电网安全运行水平，保障清洁能源就地最大化消纳。

上线了全国首个“碳达峰、碳中和”进程监控分析系统。依托能源互联网平台，兰考还上线了全国首个碳达峰碳中和进程监控分析系统，实现了以日为最小维度，细化到兰考县13 个乡镇，覆盖兰考现有能源消费、工业体系、生态碳汇全口径的“双碳”进程监测及分析评价功能，从平台上可获知企业的用能情况，为了解兰考县能源当前现状、科学研判能源运行态势以及今后发展决策提供了一项重要参考。

建立了“三位一体乡村振兴电力指数”体系。基于能源互联网平台，围绕乡村产业、农村生活、农业生产，立足于河南省农业农村大省的定位，建立了适应河南省省情的“三位一体乡村振兴电力指数”体系，构建乡村产业兴旺电力指数、乡村生活富裕电力指数、乡村农业发展电力指数，表征乡村产业发展、人民生活水平改善以及农业现代化水平。当前，该平台基于乡村133 个类别用电数据与农业、产业、农民生活关联度分析，构建乡村振兴电力指数量化分析模型。依托对电力大数据的智能化测算，平台可为光伏、风力等发电企业提供负荷优化信息、交易服务，实现可再生能源消纳；为能源传输企业提供能源生产及消费数据服务，降低传输成本；为用能企业和居民提供能效优化方案等服务，提高用能效率……强大的综合服务功能吸引全县各类能源生产企业、传输企业、用户积极接入。能源互联网平台发挥电力大数据价值，丰富了乡村振兴成效评估手段，实现了动态监测、直观研判乡村振兴发展态势，支撑政府精准施策、电网精益建设，为河南“在乡村振兴上实现更大突破、走在全国前列”赋能。兰考能源互联网平台已被国家乡村振兴局《乡村振兴简报》、河南省乡村振兴局《乡村振兴动态》专刊印发推广，获得各级领导批示肯定。

持续开展兰考农村能源互联网综合示范项目

打造企业级源网荷储一体化示范。目前已建成智慧能源馆，并融入风、光、储、充多种元素，将其打造为企业级源网荷储一体化示范。在智慧能源馆内建成了能源互联网平台和“新能源云”平台，逐步实现了分布式光伏承载力线上评估以及全县各类能源的“能源监测、运营指挥、公共服务”功能应用，全县域、全品类、全链条能源运行“日度级”可观可测。

打造“一乡、一村、一台区”微电网群示范。按照“一新、两微、三自”规范标准建设兰考县东坝头镇微电网—张庄村级微电网和黄河湾台区级微电网，打造“微电网规范化建设样板”、探索“微电网—大电网”可持续发展实证平台。

面临的主要问题

新能源装机比重持续增加，但电力支撑能力与常规电源相比还有差距，未形成可靠替代能力。这使得兰考电网在安全保供、源荷衔接、开发模式、体制机制方面面临挑战。

安全保供问题

随着新能源规模化发展，兰考与上级电网电力交换大进大出，系统调峰压力逐步凸显。

交互频次方面，2022 年，全年超过1/3 时间向上级电网反送电，是2020年的2 倍，是2019 年的100 倍以上，预计2025 年将超过40%。交互功率方面，截至2022 年底，兰考新能源装机116.8 万千瓦，联络线最大日波动功率（82 万千瓦）较2019 年翻了一番，预计2025 年装机将超过200 万千瓦，或将超过线路输送极限，且部分变电站存在卡脖子问题。

度夏保供期间，新能源贡献率不足5%。2022 年度夏期间，由于极端天气影响，电力可靠供应难题凸显，各省为抢夺电力资源，省间现货出现顶格申报现象。2022 年，为了确保新能源消纳，河南省火电调峰辅助服务费用近20亿。

源荷衔接问题

分布式新能源逐步成为兰考新增电源主体，分布式光伏发展速度远超用电负荷增速，仅靠加强电网难以满足光伏敞口发展需求。

分布式光伏增速远超负荷。截至2023 年6 月中旬，兰考负荷同比增长3.2万千瓦，分布式光伏新增9.1 万千瓦，新能源装机增量远大于负荷侧所需求的电量；河南全省分布式光伏月增百万装机，火电压至最低、集中式光伏全停用以调峰，但分布式光伏仍无法就近消纳，导致新增发电量层层上送至特高压。

社会用能成本无法承受分布式敞口发展。光伏户均可装机容量约25 千瓦，若敞开发展，户均配变容量须要达到目前的10 倍才能满足光伏上网要求。而为了保障电网投资有效回收，输配电价势必达到当前的10 倍以上，会导致社会用能成本无法承受。

随着光伏建设成本下降，经济效益显著提升，多地对集中式光伏都进行严格审批和配备储能要求，建设需纳入省能源建设项目库，按规定流程开展开发建设。但部分不满足审批要求的项目，光伏运营商“化整为零”，以屋顶光伏项目的名义进行开发建设，超过了当地的可承载容量。此外，电网整体承载能力趋于饱和，若新能源装机无序增长，将导致弃光率上升。

开发模式问题

户用光伏主要采用合作开发模式，存在开发企业与百姓权责不匹配，各类安全隐患亟需关注。

部分开发模式不规范。存在光伏开发企业通过向农户出租光伏发电设备，开发企业获得了80%以上的光伏发电收益，却逃避了建设运行安全职责，农户月收益百元左右，却承担着长达25年的屋顶租赁责任、光伏设备的管护责任。此外，企业与农户合作本质是企业租赁农户屋顶，但企业通过合同将屋顶租用变相为了农户租用企业设备，借农户名义进行贷款，产生了“光伏贷”，该模式处在监管灰色地带，如出现光伏发电收益不足、企业资金链断裂等问题，极易埋下经济纠纷隐患。

例如，以兰考县李寨村一户居民为例，分布式光伏户用项目采用租赁屋顶的方式，由厂商投资建设后向电网售电，农户主要赚取屋顶租赁费。屋顶单块光伏组件规格为545 瓦，产品单价为4.5 元/瓦，投资前15 年，每年每块光伏组件村民可享收益40 元，之后10 年时间内每年每块光伏组件可享收益50元，且随着光伏产业的发展，光伏组件成本下降，后续屋顶光伏项目中的光伏组件的产品单价也逐年下降，屋顶光伏投资成本将整体降低。存在如下7 方面问题：（1）合作模式问题：本质是企业租用农户屋顶，变相为农户租用企业设备。（2）电费收取问题：本质是农户报装光伏设备，电费应支付给农户，变相为企业保管收益并获得支配权。（3）收益支配问题：农户只获得屋顶租赁报酬，其余收益以运维费、光伏电站使用费（利息高达8.6%，LPR+4.3%）等形式被企业拿走。（4）剩余价值分配问题：按照LPR+4.3%支付光伏电站使用费，25 年后光伏电站收益无法弥补使用费用，无光伏电站剩余费用。（5）电费以外可能存在的收益，企业拿走80%，剩余给农户分配。（6）将农户深度绑定至光伏设备，房屋维修、扩建、搬迁，可选择购买光伏设备残值，若3 个月内不能将光伏再次安装，须按照残值赔偿企业。（7）可能的偷逃税款问题：电力企业向用户支付光伏电站发电费用，并代开发票。后续费用转由企业支付，光伏电站大部分获益被企业拿走，该部分利润应向谁支付发票、是否支付，合同未明确，目前仍存在灰色地带。

其他各类安全隐患亟须关注。部分光伏运营商资质参差不齐，施工质量难以监督保障，部分开发企业不顾房屋承载能力，强行加大装机容量，严重威胁农户房屋居住和人身安全，存在危害农户安全，损害农户利益的风险。同时部分地区光伏接入规模超过承载能力，反向过载或者过电压可能引发所在台区配变、家用电器烧毁，严重危害供电安全。以2023 年8 月30 日10:00 为例，根据兰考台区分布式光伏运行管理平台所示数据可知，该时刻分布式光伏实时出力60 287.15 千瓦，台区反向上网功率16 947.87 千瓦，反向重过载台区数2 个，过电压用户数409 户，负荷超容用户数27 户，电压不平衡用户数52 户。

体制机制问题

分布式电源、储能等新型主体逐步进入市场，但相关机制尚不完善，长时程储能技术资源匮乏，未形成有效市场作用。

分布式发电缺乏科学合理市场参与模式。考虑分布式电源出力特性，电力系统须配备更多的灵活调节资源来保证电能的可靠供应，系统平衡成本将持续增加。新型储能缺乏成熟市场运营模式。目前，兰考公共交通已基本实现电动汽车全覆盖，并已投产10 兆瓦新型储能，在建100 兆瓦共享储能，但参与电力系统运行缺乏成熟运营模式和配套市场机制，无法充分释放调节潜力和促进新能源消纳，同时缺少储氢等长时程储能技术。

发展建议

加强规划顶层设计，引导分布式新能源有序发展

深入开展分布式光伏规模化发展下的配电网规划，科学制定电网升级改造方案，保障光伏有序接入。切实用好可开放容量发布机制，科学引导分布式电源向负荷集中地区部署，优先就地、就近消纳，减少能源输送距离和转化环节，提高农村能源资源综合利用效率。

推进农村电网建设改造升级，补强农村电网基础设施短板，助力农村电气化水平提升。针对新能源汽车下乡等新趋势，做好农村电网规划与充电基础设施规划的衔接，加强充电基础设施配套电网建设改造和运营维护，提高户均配电容量，适应农网负荷增长需求，增强电网支撑保障能力。提升分布式电源就地消纳和保供能力，保障用电高峰时段农民群众的用电需求。

规范行业管理，促进分布式新能源健康发展

进一步完善项目备案管理规范，合理区分自然人户用光伏项目和非自然人建设光伏项目，防范企业以户用光伏的名义开展分布式电源项目，将大量分布式光伏无序接入农村低压电网，影响农村供电安全与供电质量。

加强村民对分布式光伏建设的宣传教育，使村民进一步正确了解光伏项目的收益与责任，鼓励村民利用自有住宅因地制宜建设分布式光伏，同时合理利用农村荒地、村委公共空闲土地或建筑屋顶，建设光伏扶贫电站，增加村集体和村民收益，切实落实光伏扶贫和乡村振兴等惠民政策。

挖掘企业和公用设施的屋顶和空闲场地资源，安装屋顶光伏、光伏走廊等发电设备，所发的电自发自用，降低企业用电成本，帮助乡村产业园区规模化发展。

持续发力，立足实际，做好展示

持续立足实际，根据不同地区的分布式能源建设需求和潜力，结合实际情况制定具体的目标和措施，尽力平衡分布式能源建设与本地能源需求，持续加强项目管理和监督，确保项目质量，关注经济和环境方面的实际效益，在实践中不断完善和推进。

全力做好示范村的分布式光伏开发等示范项目建设工作，对成功案例和经验及时、多渠道、多形式进行宣传和展示，形成可复制、可推广的经验，引领全县分布式光伏科学有序安全发展，亦为全国县域新型电力系统建设和能源转型不断贡献“兰考智慧”和“兰考范式”。

加强人才培养和交流，持续促进乡村振兴

分布式能源发展建设和县域能源转型涉及多领域多学科，需要多种专业人才的参与。

建议加强企业内部培训和外部交流，不断提高从业人员的技能水平和综合素质。

提供更好的职业发展机会，吸引更多的优秀人才，持续推动乡村产业发展。如发展虚拟电厂、微电网以及相应的数字技术吸纳一批就业人口，集聚乡村振兴的人力资源，带来乡村产业持续发展的机会。

创造更多的就业机会，全面推进乡村振兴。如培养本地专业化服务队伍，通过项目运维管护、乡村能源站建设运行等增加就业。为广大村民开创除进城打工之外的另一条路，搭建发挥村民农耕智慧的崭新舞台。

结束语

兰考县是典型农业县，风电光伏资源一般，农林废弃物、畜禽养殖废弃物等可再生能源资源较为丰富，在这种资源较为普通、均衡的条件下开展农村能源革命试点建设，对推动县域能源生产、消费、技术、体制革命，建立经济可持续的清洁能源开发利用模式，构建绿色低碳、安全高效的现代农村能源体系，探索新时代县域能源转型新路子，建设美丽乡村，具有重要意义。

通过本次调研，我们了解到农村绿色能源转型已经取得了一定的进展，兰考农村能源革命试点县建设取得成效明显。推动农村能源生产革命，农村清洁能源供给能力显著增强；推动农村能源消费革命，农村清洁能源消费水平大幅提升；推动农村能源技术革命，人民群众用能更加便捷高效；推动农村能源体制革命，改革红利更多更好惠及民生；推动农村废弃物能源化利用，美丽乡村天更蓝水更清人更富。兰考在清洁能源的供给、消纳、体制等方面同步发力、积极探索，为农村能源革命提供了可推广的鲜活经验，为全国各地提供了可借鉴的兰考样板。

实施农村绿色能源转型是一项复杂而长期的系统工程，既有能源领域自身发展中面临的技术经济、体制机制问题，也有与乡村振兴、生态环保、土地利用等其他方面的政策协调推进的问题。推动农村绿色能源转型仍须多方协同发力，以使其更好地发挥辐射效应、带动效应、溢出效应，协同助力乡村振兴、“双碳”行动、美丽乡村、数字乡村、共同富裕、农业农村现代化等一系列重大国家战略走向纵深。