0引言

伴隨社會經濟的發展,為加快實現"碳達峰-碳中和"進程,需要大規模發展可再生能源。通過對可再生能源結構優化和技術創新,提升能源效率、帶動產業升級,降低碳排放,開發利用可再生能源已經成為我國社會主義新農村建設的重要組成部分和戰略途徑。

天水市地處甘肅省東南,轄二區五縣,區域面積 1.43萬km2,氣候以溫帶季風為主,區域內水、光、熱等可再生資源較為豐富。可再生能源利用方式較粗放,資源化利用水平低,絕大部分農戶用能設備落后、 建筑節能措施不到位,農村可再生能源建設整體推進較慢。因此,以天水農村可再生能源為研究對象,通過調研天水地區農村可再生能源的利用情況,分析發展和利用過程中存在的問題,并進行原因分析和解決措施研究,為該區域可再生能源科學開發,合理利用和環境保護等方面提供科學依據和合理化建議。

1調研方式與內容

天水轄區五縣兩區,約113個鄉鎮,2491個行政村,調研首先統計轄區各地區的人口統計數據,包括總戶數、人口分布、年齡結構等,為隨機抽樣提供依據,根據經濟發展速度將農村地區劃分為不同層級(如快速發展區、中速發展區、慢速發展區),然后在每個層級內進行隨機抽樣。在每個層級內,隨機選擇一定數量的村莊或農戶作為樣本。借助統計工具生成隨機數, 確保抽樣的隨機性,根據調研目標設計詳細的問卷或訪談提綱,從農戶的基本信息,可再生能源利用現狀, 包括家里正在使用的可再生能源,村子附近可再生能源利用的示范項目;對可再生能源利用的認知,包括可再生能源利用的優缺點,確保能夠全面收集所需信息, 隨后對收集到的數據進行整理分析,探討天水可再生能源的利用情況。

根據實際調研結果,共統計了432戶,46個村,其中甘谷縣86戶,調研村莊為厚家坪村、 移家村、令甲村、渭水峪村、蔡家寺村、郭家山村、毛家坪村、大莊鄉;秦安縣121戶,調研村莊為杜硯村、大寺村、秦咀村、龐河村、灣兒村、郭河村、伏灣村、孫陰洼村、金城村、陽山村、馬川村、梁山村、赤山村;張家川縣 21戶,調研村莊為莊河村、梁灣村、瓦泉村;武山縣57 戶,調研村莊為下河村、南川村、職工新村、康溝村、李子溝村、柴莊村、坪塬村、鄧灣村、頡門村、徐黃村、張坪村、北順村、王溝村;清水縣36戶,調研村莊為梨樹村、 王付村;秦州區53戶,調研村莊為石馬坪村、王家店村、甸子村、唐家窯村;麥積區58戶,調研村莊為吳村、 花牛村、劉村。

2調研情況分析

2.1農村沼氣

沼氣實質上是人畜糞尿、生活污水和植物莖葉等有機物質在一定的水分、溫度和厭氧條件下,經沼氣微生物的發酵轉換而成的一種方便、清潔、優質、高品位氣體燃料,可以直接炊事和照明,也可以供熱、烘干、貯糧。戶用沼氣池的建設解決了生活用能、積肥、美化環境、減少環境污染和便于資源綜合利用。

在統計的調研村莊中發現,已建設沼氣并投入使用的較少,以秦安縣杜硯村為例,該村500多人,130 多戶人口,擁有沼氣的人家70多戶,實際使用的40多戶,沼氣工程建設時間在10年左右,由政府資助農戶材料并進行技術指導,農戶提供人力完成沼氣池的建設,沼氣池在建設的時候需要規劃如何有效地進行土地利用和今后的使用效果及庭院的整體美觀,沼氣池與廚房的距離一般在25m以內為宜,建池地點盡量建在暖圈、暖棚下面,根據用肥方向確定出料后方向,盡量選擇在背風向陽、土質堅硬、地下水位低,出料方便和周圍沒有遮陽建筑物的地方。該村房屋依山建設在黃土梁上,入戶道路狹窄約30~60cm的土路,路基一側為房屋,另一側為斜坡,斜坡較陡峭,坡腳近70°,依據沼氣建設的條件及當時村民勞動能力的情況,沼氣安裝率占約50%,在使用過程中,由于家庭人口的變化,如孩子上學、成人外出工作、新農村建設、易地扶貧搬遷等使用沼氣的戶數減少,正在使用沼氣的農戶認為很方便,沼氣在夏秋季節使用較多,較方便,產氣量大,做飯方便還可以照明,已安裝現未使用的用戶認為不方便,一方面由于家里孩子上學,成年人外出工作,家里只有老人在,牲畜基本不養,用氣不安全,另一方面,沼氣池要定期維護,每年進行大換料1~2次;沼氣灶容易換,要更換,沼氣池的故障需要用戶判別。總之,用戶家里人口多的使用沼氣較多,用戶家里人口少的使用較少,在新農村建設的新房中,未修建沼氣池。

2.2太陽灶

太陽灶是一種利用太陽能輻射,通過聚光獲取熱量,確保光線能夠集中反射到鍋底,形成焦面,達到加熱的目的進行炊事烹飪食物的裝置。統計調研發現,投入使用太陽灶的用戶達90%以上,用戶使用的是集中式太陽灶,采用旋轉拋物面反射鏡或菲涅爾透鏡等聚光技術,將陽光聚集到一個小面積,產生高溫和高能量。這種太陽灶的聚光效率高,用戶安裝在院子里。調研區光照時間較長,在夏秋季節使用較高,燒水一般10~30分鐘完成,在使用的時候,需要調節太陽灶,讓其聚光。部分不使用太陽灶的用戶認為,太陽灶的工作效率高度依賴陽光,在陰雨天氣、晚上或冬季等陽光不足的時候,無法正常工作。還有部分認為太陽灶使用不安全,在詢問具體原因時,回答有村民說不安全,然后就不用了。

2.3太陽能熱水器

太陽能熱水器作為一種綠色、環保的熱水供應方式,調查區太陽能資源豐富,普及和應用較廣,根據統計的數據發現使用率達80%以上,部分熱水器是和沼氣工程配套建設投入的,部分熱水器是用戶自行購買, 價格基本在2000元左右,主要用于沐浴,在冬季極寒天氣需要注意太陽能熱水器管道防凍。部分未安裝太陽能熱水器的用戶主要是住戶的房屋是坡屋頂,不適宜安裝。太陽能熱水器的工作效率受天氣影響較大, 在陰雨天氣或冬季陽光不足時,其加熱效果會大打折扣。其次安裝維護復雜。太陽能熱水器的安裝需要專業的技術和設備支持,且其體積較大、結構復雜,一旦出現故障維護起來比較困難。最后占用空間大。太陽能熱水器通常需要安裝在屋頂等開闊地帶以獲取足夠的陽光照射面積,這可能會占用一定的空間資源。如何將太陽能熱水器品質提升,在未來發揮更加重要的作用是今后要重點思考的問題。

2.4太陽能路燈

太陽能路燈是一種利用太陽能進行發電和照明的環保節能設備,當晚上光線變弱時,太陽能電池板將儲存的電能供應給LED燈頭部分,從而點亮路燈。太陽能路燈完全依賴太陽能進行發電和照明,因此在日照資源不豐富的地區或陰雨天氣下其使用效果會受到一定影響。統計的調研村莊中發現太陽能熱水器使用率達98%以上,天水農村太陽能路燈的使用情況呈現出政策推動有力、實際使用效果良好、管理機制健全和資金保障有力的特點。隨著技術的不斷進步和政策的持續支持太陽能路燈將在天水農村地區發揮更加重要的作用。

2.5光伏發電

光伏發電通過光伏電池,將太陽光直接轉化為電能,并可將電能儲存在電池中,供家庭、企業等使用。

這是一種清潔、環保的能源,具有無污染、無噪聲、無運輸成本等優點。據資料查閱,目前天水市區縣,如甘谷縣、麥積區、秦州區、秦安縣等一些鄉村示范村,在“十四五”期間規劃了光伏發電項目建設指標,在調研的村莊中,使用光伏發電的不多,部分村莊僅在村委會安裝,光伏發電需要在閑置空地上建設,部分用戶的房屋是坡屋頂,部分用戶的屋頂需要使用,不愿意作為光伏發電的安裝地點,這也是推廣光伏發電的問題。

2.6省材灶和柴薪

根據調研情況分析,使用省柴灶和柴薪的較少,根據現場堆積的柴薪來看,為多年堆積的存貨,分析原因,一方面是現在使用燃氣或使用電做飯,冬季生爐子會使用柴薪,但用量不大,另一方面是農村居住人口較少,年輕的村民常年在外地工作,在收種農作物的時候回家1~2個月,大部分留村的為年齡較大的、行動不方便的居民等。

2.7地熱能

地熱資源的利用顯著減少了化石燃料的消耗和溫室氣體的排放,對提高天水市的環境質量和應對氣候變化具有重要意義,根據調研情況分析,天水目前還沒有開展過全面系統的地熱資源調查評價工作,僅僅針對部分點進行過專門調查和勘探。地熱資源主要應用于供暖和生活熱水領域。由于天水市冬季氣溫較低, 民眾對取暖和生活熱水的需求量大,但目前開發利用較少。

淺層地熱能開發利用較晚,目前陸續在建立地下水源熱泵系統,制冷面積達167.54×104m 2。按照已有的淺部地熱能調查評價的結果,全市淺部地熱能資源冬季采暖期可開發利用量為16.51×1010kJ/km 2,全市城鎮規劃區地溫能可開發利用總量為346.05×101 2kJ,可供暖積面積約3000萬m2。開發利用溫泉具有悠久的歷史。天水市已發現的地熱溫泉有武山溫泉、中灘溫泉、清水湯峪溫泉、秦安于夫子溫泉、麥積街子溫泉。其中開發利用初具規模的有清水溫泉、武山溫泉和麥積溫泉。但這3處的開發利用基本用于洗浴+度假模式,開發利用層次較低,實際開采量也不大,約有95×104m 3/a。按照熱儲法計算評價,全市已探明的中深層地熱資源可開發利用量為174.61×106kJ/a。

當前在地熱開發利用過程中,還存在著一定的問題。例如地熱資源勘查不全面,資源儲量不準;過多利用地熱水,而不是以利用熱能為主;天水市缺乏對地熱資源的統一開發利用規劃;由于地熱資源深部開發風險高,導致我市目前地熱資源開采深度淺,利用程度也較低;我市管理制度不健全、有些領域存在多頭管理等問題。這些問題都在一定程度上影響和制約著地熱開發利用的快速發展。

掌握地熱資源的分布和儲量等問題,是開展地熱產業發展的基礎;制定適宜的地熱產業發展政策,是促進地熱產業發展的動力。然而,天水市地熱資源勘查工作起步較晚。地熱資源開發利用的成本和風險較高,因此,要降低投資風險,就需要人力開展地熱資源的勘查評價工作。地熱資源勘查評價是一項需要多方面、多要素投入的復雜工程,評價難度大、周期長、困難多。因此,勘查工作的開展應當緊密結合開發利用的實際情況,分清輕重緩急。勘查工作的開展必須遵循統一規劃、因地制宜的總體原則,在過程中突出重點、 運用科技。所以,應該先通過一兩個項目的實施基本查明全市各城鎮建成區和規劃區的淺部地熱能類型及分布特征。

綜上,天水地熱開發存在地熱能資源的形成與分布特征認識不足,資源不明等問題。擁有地熱資源的地方使用率較低,僅由于日常的沐浴等。為此提出以下利用建議:開展天水市秦州區和麥積區城區中深層地熱資源可行性階段勘查,開展秦安縣于夫子溝地熱資源可行性階段勘查,開展清水縣湯峪河、麥積區街子溫泉、武山溫泉和中灘溫泉的開采階段勘查。

(1)清水以"清泉四注"而得名,地熱資源清楚,開發利用條件好;地熱資源開發已有一定規模;后續應以建設旅游休閑園、集中供熱制冷區、工業綜合利用區和地熱科技館為主。

(2)武山溫泉地下熱水水溫達56.2℃,熱水中富含鋰、鍶、氟、偏硅酸、氡等多種微量元素或組分,地下熱水資源儲量充足,現狀開采總量僅占資源儲量的16.9%,具較大的增加開采潛力,以醫療保健功能為主的溫泉療養院的建設已頗具規模,近期內當地政府還可以引導農民利用熱水進行溫室大棚熱帶魚養殖、蔬菜花卉、食用菌培植和水果種植以及良種培育等,定能取得好的經濟效益和社會效益。建議建立地熱農業的產業分別是科技觀光示范型溫室,生產型生態溫室,露天有機蔬菜種植區和農業體驗莊園。

(3)中灘地熱資源屬中型低溫地熱田,熱水中富含多種微量元素達到天然飲用礦泉水標準,并且具有醫療價值。中灘地熱田每天從第二儲熱層可以獲得平均溫度65℃的溫熱水資源量12100m3,對比我國已開發利用的7個低溫地熱發電站,此地熱資源完全可以用于發電。

(4)麥積街子溫泉房地產開發可以按特色景區型—康體基地型—休閑樂園型為綜合型。

3對策建議

3.1政策激勵與資金支持

通過減稅、給予補貼、提供低息貸款等方式,激勵企業和個人投資農村可再生能源項目,降低其初始投資成本和經濟風險;采用專項基金與補貼,增加農戶和企業的積極性;根據不同地區的資源稟賦、經濟條件和能源需求,制定差異化的補貼政策,確保政策的有效性和針對性。

3.2技術創新與示范引領

加強科研力量。加大對可再生能源科研機構的支持力度,鼓勵科學家們在相關領域進行深入研究,促進可再生能源技術的創新與發展。

建立示范項目。選取一些典型的農村地區,建設可再生能源示范項目,如太陽能光伏電站、生物質能發電站等,通過示范效應帶動周邊地區的發展。

推動產學研結合。鼓勵企業、高校和科研機構之間的合作,促進科研成果的應用和轉化,加速可再生能源技術的商業化進程。

3.3基礎設施建設與升級

完善農村電網。加強農村電網建設,提升電網的互聯互供能力和智能化水平,確保可再生能源發電能夠順利接入電網并得到有效利用。

建設配套設施。為可再生能源項目建設必要的配套設施,以支持可再生能源在交通領域的應用。

3.4宣傳教育與公眾參與

開展宣傳教育活動。利用各種媒體進行宣傳提高農村居民對可再生能源的認知和了解,增強其使用可再生能源的意愿和能力。

推廣成功案例。通過宣傳可再生能源在農村地區的成功應用案例,展示其經濟、社會和環境效益,激發更多人的參與熱情。

加強公眾參與。鼓勵農村居民積極參與可再生能源項目的建設和運營,如通過集體土地入股、勞動力參與等方式,共享可再生能源發展帶來的紅利。