光伏发电在宁夏固原市乡村扶贫中的实践

马小林 ，刘玉洁 ，张新闻

（1.国电南瑞科技股份有限公司配电公司，江苏 南京 210000;2.北方民族大学电气信息工程学院，宁夏 银川 750021）

光伏扶贫是2014 年由国家扶贫办与能源局联合推出的十大产业精准扶贫方式之一，同年10 月宁夏被确定为国家首批光伏扶贫项目试点省区之一[1]。宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一，其地势海拔高、阴雨天气少、日照时间长、辐射强度高、大气透明度好，年均日照时数多达2835 h，年日照百分率达64%，年太阳能辐射总量在4936～6119 MJ/m2之间。彭阳县处于宁夏南部地区，全年日照时数为3000～3200 h，辐射量在5860～6700 MJ/m2，相当于200～225 kg 标准煤燃烧所发出的热量[2]，且太阳辐射能直接辐射多、散射辐射少，对于太阳能利用十分有利。

1 光伏发电类型

1.1 分布式光伏发电

分布式光伏发电特指在用户场地附近建设，用户自发自用、多余电量上网为目的一种发电模式，其主要特征为调节配电系统的功率平衡。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导的建设原则不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还能有效解决电压与功率在长途传输中的损耗问题。目前，在国家相关政策的大力推动之下，分布式光伏发电发展十分迅速[3]。为了了解当前分布式光伏发电项目的运行机制，分布式光伏发电利益关联方的构成框图如图1 所示。由图1 可知，农户提供工场地、享受返送电量收益，农户、农村集体组织、商业银行与国家财政提供建设资金，光伏企业负责光伏发电装置的安装与运维，电网公司回收农户无法消纳的多余电能，并及时向用户返还馈送至电网电量的电费。

图1 分布式光伏项目运行机制示意框图

1.2 集中式光伏发电

集中式光伏发电是指在荒芜闲置土地上、与公共电网相连接构建的大型光伏电站，其发电量由电网公司收购并统一调度分配，电价计量采用“全额上网”方式[5]。集中式光伏发电充分利用相对稳定的太阳能资源，并能在一定程度上提高了土地利用率。扶贫集中式光伏发电项目主要包括“村级光伏电站扶贫”与“集中式地面光伏产业扶贫”两种模式[4]，其建设规模一般在10 MW 以上，近期100 MW的超大规模光伏电站也日益增多。集中式光伏发电利益关联方的构成框图如图2 所示，将分布式光伏发电相比，其主要特点是村集体负责项目建设用地，政府相关部门获得部分租金收益，农户只须提供部分建设资金并按照一定比例分享电收益。

图2 集中式光伏项目运行机制示意框图

2 分布式光伏发电数据接入技术分析

2.1 建设思路

分布式光伏发电台区分别采用“台区智能融合终端+光伏并网断路器”和“台区智能融合终端+光伏逆变器”2 种技术路线，在光伏并网点或公共连接点加装物联智能光伏并网开关，开展对分布式光伏的实时监视、发电控制、预置防孤岛、过电压等多种保护策略部署；逆变器侧部署即插即用通信单元，将台区智能融合终端监控范围延伸至低压光伏并网用户，实现分布式光伏“可观、可测、可控、可调”的技术路线，在此基础上总结经验，形成可推广的技术方案，助力宁夏地区整县屋顶光伏建设。

2.2 技术路线

分布式光伏发电台区采用“台区智能融合终端+光伏并网断路器”“台区智能融合终端+光伏逆变器”的形式，实时采集光伏逆变器运行状态数据、告警事件等，实现接入分布式光伏实时运行数据和并网状态的采集与监控功能，如图3 所示。

图3 分布式光伏并网接入及控制系统架构

第一种技术路线：采用“台区智能融合终端+光伏并网断路器”模式，光伏并网断路器实现对分布式光伏的实时监视、控制、预置防孤岛、过电压等多种保护策略。

第二种技术路线：“台区智能融合终端+光伏逆变器”模式，光伏逆变器侧通过485 接口与即插即用通信单元接入，采集光伏电压、电流、功率等实时数据，通过即插即用单元调节光伏有功出力、无功出力，参与台区电能质量治理，实现光伏数据“可观、可测、可调、可控”功能。

2.3 分布式光伏数据并网后成效展示

在分布式光伏台区完成了“台区智能融合终端+光伏并网断路器”和“台区智能融合终端+光伏逆变器”2 个技术路线的验证。实现了台区状态监测、可开放容量分析、营配数据本地交互、配变异常监测、停复电信息告警等功能。同时满足分布式光伏运行状态实时监测、远程控制、孤岛保护告警等需求。

分布式光台区数据通过新型融合终端上传至配电云主站，基础数据展示包括电压、电流、重过载及异常统计信息等。

3 光伏扶贫成效

3.1 项目建设

2015 年宁夏光伏扶贫试点预计总投资5.1 亿元，涉及彭阳县等9 个县（区）18 个贫困村及生态移民村，共计12948 户农户。试点项目以企业先行垫资建设，国家和自治区政策支持，鼓励农户特别是贫困户回购电站产权和股份，自治区按实施情况奖励参与企业的运行模式为主。例如，宁夏宝丰集团投资210 亿元建设光伏扶贫项目，总规划装机容量3 GW，利用枸杞扶贫田66.67 km2。一期项目建成后，对全区8 个贫困县建档立卡8 万贫困户给予经济补贴，年补贴2.4 亿元[6]。2016 年彭阳县充分发挥光热资源优势，结合草畜产业发展，引进万家灯火彭阳县草畜产业及光伏扶贫合作项目，计划投资39.3 亿元，其中农业产业投资9.3 亿元，扶贫光伏投资30 亿元。建设一座存栏量1.5 万头的进口安格斯肉牛繁育基地、分散各乡镇的肉牛繁育和育肥基地、饲草加工厂及扶贫光伏等，项目采取“公司+基地+合作社+农户”的模式，计划用3 年时间，以托管代养、托管自养、农户自养、扶贫光伏等多种形式全面覆盖彭阳县1.2 万户贫困户，实现让贫困户脱贫、农户增收的目标[7]。

3.2 项目成效

经过几年的建设，光伏扶贫项目已取得了一定的成效。例如，2019 年宁夏彭阳县孟塬乡草滩村，草滩村光伏扶贫电站共涉及2 个乡镇5 个贫困村，5 座新建的光伏扶贫电站已并网持续运行4 个月，第一批收益资金2.7 万元已分配到草滩村。收益资金主要分配给重病户、慢性病户、残疾户以及因上学开支较大的村民和建档立卡贫困户，结余资金用于村内生产设施维护、道路维修、环境卫生整治等公益事业，设置公益性岗位补贴等。

2020 年10 月27-28 日，宁夏光伏扶贫工作现场会在彭阳县举行。自2015 年光伏扶贫项目实施以来，彭阳县把光伏扶贫作为精准脱贫的一项重要举措，整合各项资金1.28 亿元，建设了89 个村级光伏扶贫电站，年均发电量3201 万kW，年均发电收入2080 万元，为每个贫困村提供村集体净收入10 万元/年，受益群众9235 户。截至当年9 月30 日，田庄村联村电站共发电312 万kW·h，净收益122 万元，平均每个村实现净收益15 万元，为8 个村集体提供了119 个公益性岗位，成为贫困村的主导产业。古城镇田庄村建有8 个村级光伏扶贫电站，总装机容量2.4 MWp，是彭阳县最大的联村电站，如图4 所示。发电收益资金用于公益性岗位人员工资、村组道路维修养护、当年考入大学的贫困生奖励、困难家庭慰问、70 岁以上困难老人缴纳医疗保险等帮扶救助，让群众有了看得见、摸得着的获得感和幸福感。截至2020年9 月底，固原市在西吉、彭阳、海原、永宁等7 个有光伏扶贫村集体收益的县（区）设置了4328个公益岗位，发放岗位工资2166.3 万元，分配给贫困村集体收入560 万元，5593 个贫困户户均屋顶租赁费和电站分红年收益1310 元。

图4 彭阳县田庄村光伏电站

陡坡村占地11 333.33 m2的光伏扶贫电站，一个发电周期净收益15 万元。村委会从中拿出部分资金，为全村70 岁以上的54 位老年人缴纳医疗保险，给参加光伏公益性岗位的12 人支付工资，还铺设村组砂砾路5.2 km。村级光伏扶贫发电站年发电时间保持在1200 h 以上。

彭阳县通过智能预警和智能运管两个系统，实时在线监测电站设备参数，分析电站端运行状态，预警报警安全隐患，科学分析处置方案，确保电站故障在第一时间处理，提高了电站发电效率，年均新增发电量200 万kW·h 以上。以壮大村集体经济为核心，瞄准贫困人口，制定出台光伏扶贫项目收益分配管理办法，将电站净收益的90%归项目村村集体，10%统筹安排给非项目贫困村村集体，用于改善村集体公益设施、购买公益服务和提高深度贫困人口受益等方面[8]。

4 “十四五”期间的展望

4 月22 日，固原市人民政府印发固原市新能源发展“十四五”规划的通知，通知指出，发展光伏产业，充分发挥资源优势，抢抓光伏产业发展新机遇，大力发展集中式光伏，因地制宜发展分布式光伏，实现光伏产业从无到有，产业规模不断壮大。到2025 年装机规模不少于113.4 万kW。

4.1 “光伏+”产业

规划指出，大力发展“光伏+”产业，为推动固原市肉牛产业转型升级，重点发展肉牛养殖“光伏+出户入园”。坚持“生态优先、绿色发展”理念，以“光伏+养殖”为路径，引进光伏企业在养殖园区的公共建筑、公共空地、棚圈及附属建筑物屋顶发展光伏产业，推动全市肉牛产业链高质量发展。“十四五”期间，全市建设肉牛养殖“出户入园”432 个，规划用地20.53 km2（其中牛棚占地面积6.04 km2）。全市肉牛养殖“出户入园”光伏规划容量不少于43.8 万kW，其中原州区95 个，规划容量10.5 万kW；西吉县178 个，规划容量18.5 万kW；隆德县49 个，隆德县规划容量4.2 万kW；泾源县35 个，泾源县规划容量为2.8 万kW；彭阳县75 个，规划容量7.8 万kW[9]，如表1 所示。

表1 各县（区）肉牛养殖“出户入园”光伏规划容量及发电量

4.2 屋顶分布式光伏

规划指出继续发展屋顶分布式光伏。“十四五”期间，固原市屋顶分布式光伏以原州区为国家级试点，西吉县、泾源县和彭阳县为自治区级试点，通过总结经验、逐步在全市各县推广，实现屋顶资源集约开发，在引导消费绿色能源的同时，帮助公共机构节能减排、工商业企业降本增效、城乡居民增收致富。分布式光伏总装机规模不少于25.1 万kW，年均发电利用小时数1134 h，采用“自发自用、余电上网”模式，重点在移民新村实施整县推进屋顶分布式光伏，结合试点建设效果积极推广[9]，如表2 所示。

表2 各县（区）屋顶分布式光伏规划容量及用电量

4.3 集中式光伏

规划指出实施集中式光伏项目。结合电网接入、资源禀赋、土地利用条件，充分挖掘集中式光伏电站资源。整合梯田、山地等土地资源，推动大型集中式光伏开发，重点建设一批十万kW 级光伏基地，创新实施光伏+农业、光伏+旅游等集中式“光伏+”工程。集中式光伏电站总规划容量不少于45.5 万kW，年发电量6.26 亿kW·h，共规划6 个项目。其中，原州区规划2 个项目，规划容量不少于11.5 万kW，年发电量1.67 亿kW·h；西吉县规划2 个项目，规划容量不少于24 万kW，年发电量3.22 亿kW·h；隆德县规划1 个项目，规划容量不少于4.6 万kW，年发电量0.62 亿kW·h；彭阳县规划1 个项目，规划容量不少于5.4 万kW，年发电量0.75 亿kW·h[9]，如表3 所示。

表3 集中式光伏项目统计表

5 结束语

近些年我国光伏扶贫取得显著的成就，本文就“十三五”期间宁夏固原市彭阳县为例，分析了光伏扶贫项目对乡村振兴的重大贡献。将光伏发电收益与乡村振兴相结合，打造出建设美丽乡村的发展图景。通过光伏项目收益改善贫困户的日常生活，为建档立卡户提供就业岗位，以及建设乡村，丰富村民的业余文化生活，为万千家庭带来幸福生活。

针对固原市新能源发展“十四五”规划做了一个分析，规划指出，将大力发展集中式光伏，因地制宜发展分布式光伏，创新实施“光伏+”产业，实现光伏产业从无到有，产业规模不断扩大。