自2021年以来，中国的“全县光伏”计划通过在政府、商业、工业和住宅屋顶上建设，大幅扩大了农村地区太阳能的使用。
然而，该计划面临许多障碍，例如，在中国东部山东省的推广中出现了一些问题。
然而，它也提供了可以克服规模问题的优势。在屋顶大面积安装太阳能光伏（PV）电池板可以消除行政负担并降低“软成本”，这是逐一向家庭或企业营销和安装太阳能所固有的。
这提出了一个有趣的可能性：这样的计划是否适用于其他清洁能源改进，例如能源效率或清洁供暖？
根据我对牛津能源研究所（Oxford Institute for Energy Studies）参与全县光伏项目的中国县的最新分析，答案似乎是肯定的。
此外，我发现太阳能计划与电热泵的搭配效果出奇地好。
这是一个重要的发现，因为中国农村幅员辽阔，拥有数亿人口，比世界上许多地区都大。它还可能有助于解决另一个挑战：由于使用煤炭供热和发电，中国农村居民目前承受着沉重的健康问题负担。
直到最近，中国大多数太阳能光伏都安装在偏远的西部地区，需要昂贵的输电线路才能将电力输送到用电最多的东部省份。
沙漠地区一系列巨大的“清洁能源基地”仍然是该国能源转型的重要组成部分。然而，这些大规模的集中式开发并没有为农村地区的数亿居民提供低碳电力。
2021 年 6 月，由中国最高能源监管机构国家能源局 （NEA） 发起的全县光伏试点计划旨在扩大分布式屋顶太阳能的使用，包括在农村社区。
截至 2021 年 9 月，国家能源局公布了 676 个参与县和其他行政单位的名单，约占中国县级地区的一半。
参与该方案的县并非全部是农村，但它们的城市化程度低于平均水平，这反映了该方案的目标。
尽管它们约占县级地区的一半，但仅占全国人口的 24%，但人数相当可观。
该计划呼吁参与的县在20%的住宅屋顶上增加太阳能光伏，以及商业、工业和政府屋顶的其他目标。
该计划中包含的主要创新是使各县能够进行一次拍卖，以覆盖所有屋顶，这可以大大降低软成本。
全县光伏项目也不局限于中国西部人口稀少的地区，那里通常有大型光伏项目。
如下图所示，广东（南部）、河南（中部）、山东（中东部）和江苏（东南部）等省份被标记为深红色，在该计划覆盖的县域人口中所占比例最高。
除广东外，其他三个省份大约有一半的县注册，总人口超过1.4亿。
一般而言，在西部参与该计划的县中，标记为浅黄色的人口比东部（标记为琥珀色）的人数少。
全县光伏计划覆盖的县人口比例。颜色越深表示覆盖的比例越高。本地图上使用的名称和材料的呈现方式并不意味着《碳简报》对任何国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位，或对其边界或边界的划分表示任何意见。资料来源：Anders Hove，OIES，2023 年
该计划的主要创新是降低分布式太阳能的成本，尤其是客户获取和承包的软成本，通过招标或拍卖来选择单一供应商和安装商，以涵盖每个县试点中包含的所有屋顶安装。
自启动以来，该计划已经使分布式太阳能的急剧增加。中国中央政府的规划机构国家发展和改革委员会（NDRC）指出，截至2022年底，该计划已注册超过66吉瓦（GW）的计划项目。
（就上下文而言，这大致相当于德国的全部太阳能容量，德国拥有世界第四大太阳能总量。
然而，这并非没有挑战，山东省和河北省因藐视国家能源局指令而面临批评，暂停所有新的屋顶安装或给予国有企业优惠待遇。即便如此，山东预计，到2025年底，该省的太阳能总装机容量将增加20GW。
一个更普遍的挑战是在农村地区整合太阳能，中午过剩的峰值光伏输出可能会使当地电网不堪重负。
山东和其他省份已经对分布式太阳能施加了存储要求，以解决这一问题，但我们的研究发现，这会增加成本，并可能危及太阳能的经济性。
热泵和太阳能光伏通常被视为两个独立的领域：光伏是能源生产，热泵是建筑能源效率。
政策制定者将它们视为不同的主题，将它们分配给不同的部委，提供不同的激励措施并设定不同的目标。
然而，今天，值得思考的是，如何将低碳技术结合起来，作为中国要求电力供应、电网和需求整合的政策的一部分。
在适当的条件下，热泵可以帮助增加当地生产的太阳能的消耗。使用太阳能热泵还可以消除对使用化石燃料的现有供暖系统的需求，这些供暖系统与温室气体排放以及对当地和室内空气质量的负面影响有关。
我的分析发现，如果房屋已经有太阳能，那么使用其产生的廉价电力为热泵供电可以提高组合系统的经济性。
尽管中国的电力相对便宜，但与在中午将多余的光伏电力反馈到电网相比，热泵仍然为能够自己发电的家庭或村庄提供了更好的回报。
这不仅适用于炎热的夏季，此时可以使用热泵进行冷却。我们发现，将光伏与热泵相结合在冬季也能带来经济效益，尽管供暖需求可能与太阳能发电时的日照时间不重叠。
中国的冬季比大多数其他国家都要阳光明媚得多。例如，在山东，与夏季相比，家用太阳能电池板在整个冬季的发电量可能达到76%，与亚利桑那州凤凰城相当。与伦敦或慕尼黑形成鲜明对比的是，冬季光伏发电量平均仅为夏季水平的20-25%。
增加热泵还可以增加家庭可以自行使用的光伏发电量，而不是输出回电网——称为“自用”。热泵将这一指标从远低于 10% 提高到 20%-30%，具体取决于气候区。加上存储，自用可达40%以上。
最重要的是，我们发现，尽管初始资本成本很高，但为现有的太阳能家庭增加热泵在经济上具有吸引力。
在中国中部和东部的大部分地区，我们发现，与新的电阻供暖或燃气锅炉相比，为现有光伏户增加热泵的前期成本较高，通常会在六年内收回，如下图中较深的色调所示。
各省热泵与电阻供暖 （RH）、燃气供暖和燃煤供暖的投资回收期。本地图上使用的名称和材料的呈现方式并不意味着《碳简报》对任何国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位，或对其边界或边界的划分表示任何意见。资料来源：OIES，2023
近几十年来，中国对农村地区能源转型的关注和投资不断加大，既要通过减少室内空气排放来改善生活质量，又要通过推广低碳能源使农村家庭在经济上受益。
但农村地区面临着特定的障碍，尤其是在采用热泵方面。
在我们的报告中，我们确定了三个主要问题，所有这些问题都可以通过全县光伏计划或类似计划来解决。
第一个障碍是公众意识。在中国城市，供热系统的建设主要由业主和当地供热企业负责，而农村居民则倾向于将建筑节能和低排放供暖视为政府的责任。
此外，在中国农村，我们发现对采用“清洁供暖”的潜在成本节约知之甚少，在中国，清洁供暖包括“清洁煤”炉灶和燃气。
资本成本是第二个障碍，因为消费者几乎普遍抵制在高效设备上花费更多前期费用，从而随着时间的推移节省资金。
全县光伏项目可以通过与商业和工业客户共同承担项目资本成本来帮助缓解这种担忧，这些客户可能能够更好地通过能源服务公司或商业贷款为此类投资提供资金。
行政能力和协调是第三个障碍。从历史上看，农村地区的能源效率和低排放能源政策存在职责不明确、不同政府机构之间分散和执行不力的问题。
全县光伏项目的设计至少可以帮助解决其中的一些协调问题。
我们的研究表明，在全县光伏计划的成功基础上，有很大的潜力。
参与县的总人口远远超过1亿，即使许多县没有达到最初的目标，参与的县也可能在未来几年贡献大量的太阳能发电量。
此外，我们的分析表明，全县光伏项目可以成为中国和其他地方政策的典范，解决软成本问题，同时帮助那些认为没有理由投入时间和精力（更不用说金钱）来改变家庭供电、供暖或制冷方式的农村小居民。
现在在中国扩大热泵采用的举措本身可以进一步减少排放，并在发展中国家的其他地区扩大低成本热泵的安装，随着地球变暖，未来几年制冷需求可能会以惊人的速度增长。
虽然我们发现将光伏与热泵配对的一个主要好处是较低的热量排放，但光伏与冷却配对也有助于吸收太阳能和夏季高峰电力负荷。
我们的研究表明，全县光伏项目的创新政策设计可以扩展到其他技术，在经济、温室气体排放、空气污染和额外太阳能的整合方面带来更广泛的好处。编译 陈讲运
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