自2021年以来，中国的“整县光伏”项目通过在党政机关、商业、工业和民用住宅屋顶上建设光伏面板，大幅扩展了太阳能在农村地区的使用。
然而，该项目也面临诸多障碍，例如在中国东部山东省的推广过程中，就报告了一些问题。
但该项目优大于劣。在屋顶上大面积安装太阳能光伏板可以消除行政负担，并降低“软成本”，即降低在家庭或企业逐一销售和安装太阳能所固有的成本。
这就提出了一种有趣的可能性：这样的项目是否也适用于其他清洁能源技术的改进，比如提升能源效率或推广清洁供暖？
根据我为牛津能源研究所（Oxford Institute for Energy Studies）所做的针对参与“整县光伏”项目的中国县市的最新分析，答案似乎是肯定的。
此外，我发现太阳能项目与电热泵的搭配效果相当良好。
中国农村地区居住了数亿人，面积比世界上许多地区都要广大。考虑到这种巨大规模，该发现很重要。它还可能有助于解决另一个挑战：由使用煤炭供暖和发电造成的、许多农村居民目前承受着的沉重的健康问题。
什么是中国整县光伏项目？
直到最近，中国的大部分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将电力输送到用电量最大的东部省份。
中国在沙漠地带建设的一系列大型“清洁能源基地”仍然是中国能源转型的重要组成部分。然而，这些大规模、集中式的开发项目为数亿农村居民提供的低碳电力寥寥无几。
国家能源局于2021年6月启动整县光伏试点项目，旨在扩大屋顶分布式光伏的使用，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（市、区）的名单，约占中国县级行政区的一半。
参与该项目的县并非都是农村，但它们的城市化程度低于平均水平，这反映了该项目的目标。
尽管它们占了大约一半的县级地区，但只占全国人口的24%——尽管如此，人数还是相当可观的。
该项目要求参与县的农村居民屋顶总面积安装光伏发电比例不低于20%，工商业厂房、党政机关建筑屋顶还有更高的安装比例目标。
该项目的主要创新是，各县通过一次拍卖就可以买到覆盖所有屋顶的光伏，以大大降低软成本。
整县光伏项目也不限于中国西部人口稀少的地区，因为那里通常已经有大型光伏项目。
如下图所示，被标红的广东省（南部）、河南省（中部）、山东省（中东部）和江苏省（东南部）在该项目覆盖的县域人口中占比最高。
除广东外，其他三个省份大约有一半的县加入了该项目，总人口超过1.4亿。
总体而言，西部地区参与项目的人口（浅黄色）比东部地区（深黄色）少。该项目的主要创新是通过招标或拍卖来减少分布式光伏的成本，特别是获取客户和签约的软成本。通过确定单一供应商和安装商，来覆盖每个试点县中所有屋顶的安装。该项目的启动推动了分布式光伏发电系统的大幅增长。中国国家发改委指出，到2022年底，该项目全国试点累计备案规模超过66吉瓦（GW）。这大约相当于世界第四大光伏市场，整个德国的太阳能发电装机容量。然而，整县光伏项目也并非没有挑战。山东和河北两省因无视国家能源局的指示，暂停分布式光伏备案和并网申请、或给予国有企业优惠待遇而受到批评。即便如此，预计到2025年底，该项目可以推动山东省的太阳能总装机容量增加20吉瓦。一个更普遍的挑战是在农村地区把太阳能并入电网，中午过高的光伏峰值输出可能会使当地电网不堪重负。为了解决这一问题，山东和其他省份已经对分布式太阳能提出了存储要求，但我们的研究发现，这提高了发电成本，并可能危及太阳能的经济性。
整县光伏项目能否扩大到热泵？
热泵和太阳能光伏通常被视为两个独立领域：光伏是能源生产，热泵则提高能源（利用）效率。
政策制定者将它们视为不同的主题，分配给不同的部门，提供不同的激励措施，并设定独立的目标。
然而，如今值得思考的是，如何将不同的低碳技术加以结合，使其契合中国提倡的电力供应、电网和需求一体化政策。
在适当条件下，热泵有助于增加本地太阳能消纳。使用太阳能驱动的热泵也可以抵消对使用化石燃料的现有供暖系统的需求， 而（化石燃料供暖）带来的温室气体排放会对当地室内外空气质量造成负面影响。
我的分析发现，如果一间房屋已安装太阳能，那么利用它产生的廉价电力来为热泵供电，可以提高组合系统的经济性。
虽然中国的电力相对便宜，但对于能够自己发电的家庭或村庄来说，相比于中午时分将冗余的光伏电力输送给电网，热泵仍然可以提供更好的回报。
这不仅适用于通过热泵制冷的炎热夏季。我们发现，将光伏与热泵结合在一起，在冬季也能带来经济效益，即使供暖需求可能与光伏发电所需的白昼时间并不重合。
中国的冬季比其他大多数国家都要阳光充足。例如，在山东，一个家用太阳能电池板在整个冬季的发电量可能是夏季的76%，与美国亚利桑那州的凤凰城相当。相比之下，英国伦敦或德国慕尼黑的冬季光伏发电量平均只有夏季水平的20-25%。
增加热泵亦可以增加家庭可使用的光伏发电量，而不是将其输回电网中——这被称为“自我消纳”。没有热泵时，（一个家庭）自我消纳的比例远低于10%，而安装热泵后则可提高至20%-30%，具体取决于气候带。加上存储部分，自我消纳比例可达40%以上。
最重要的是，我们发现在现有的太阳能家庭中增加热泵，在经济上具有吸引力，尽管其初始资金成本很高。
我们发现，在华中或华东大部分地区，为现有光伏家庭增加热泵的前期成本比安装新电阻加热或燃气锅高，（热泵）通常在六年内收回成本，如下图中的深色地区所示。
农村使用热泵的障碍是什么？
近几十年来，中国对农村地区的能源转型给予了越来越多的关注和投资，一方面通过减少室内空气污染来提高生活质量，另一方面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殊的障碍，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，所有这些问题都有可能通过整县光伏项目或类似计划来解决。
第一个障碍是公众意识。在中国的城市地区，供暖系统的建设主要是房屋业主和地方供暖企业的事情，而农村居民往往认为建筑节能和低排放供暖是政府责任。
此外，我们发现在农村地区，人们对采用“清洁供暖”（“清洁供暖”在中国包括“洁净煤”炉灶和天然气）可能节约的成本认识不足。
资金成本是第二个障碍。因为几乎所有的消费者都不愿意在前期花更多的钱购买高效率的设备，即便这些设备在一段时间后可以省钱。
整县光伏项目可以通过与工商业客户共同分摊项目成本，来帮助缓解这种担忧。这些工商业客户可能更有能力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，农村地区的节能和低排放能源政策存在责任不清、政府部门各自为政和执行不力等问题。
整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。
该项目的未来如何？
我们的研究表明，整县光伏虽然已有成功基础，但还有很大的上升潜力。
由于参与总人口远超过一亿人，即使许多参与县达不到最初设定的目标，也可以在未来几年贡献大量太阳能发电量。
此外，我们的分析表明，整县光伏项目可以成为中国和其他地区政策的典范。它不仅解决软成本问题，也能帮助农村小型家庭改变其供电、供暖或制冷方式。在没有该项目的情况下，这些家庭几乎没有理由在此类方面投入时间和精力，更不用说金钱。
现在在中国扩大热泵应用的行动本身就可以进一步减少温室气体排放，并促进发展中国家扩大低成本热泵的安装规模。随着地球变暖，未来几年，这些地区的制冷需求可能会以难以置信的速度增长。
我们发现，将光伏与热泵结合的一个主要好处是降低供热排放量，此外，光伏与制冷相结合也有助于吸收太阳能和夏季用电高峰负荷。
我们的研究表明，整县光伏项目的创新政策设计可以扩展到其他技术，从而为经济、温室气体排放、空气污染和额外太阳能消纳方面带来更广泛的效益。
本文是一篇嘉宾来稿，作者是：安德斯·霍夫（Anders Hove），牛津能源研究所（Oxford Institute for Energy Studies）高级研究员。
