农用微电网的丹麦实践：从童话王国到绿能标杆

丹麦位于北欧，国土面积约4.3万平方公里，不足河南省面积四分之一；2024年人口约为590万，不及郑州常住人口的一半。农业人口约17万人，生产出超1500万人口需求的粮食。丹麦海岸线漫长，渔业资源丰富，捕鱼业发达，其捕鱼量占欧盟总量的三分之一。另一方面，受高纬度、多阴雨、光热资源不足及地势低平（以冰碛平原为主）等自然条件限制，丹麦早期农业以养羊产业为主。19世纪中叶，通过把沼泽水排干和增加施肥，逐步转向小麦种植；到19世纪末，受北美大农场廉价粮食挤压，再次转向以畜牧业为主导的农业结构。如今，丹麦农业机械化水平高，农业科技和生产效率位居世界前列，主要采用家庭农场的生产组织方式。

丹麦也是全球最早的有机食品国，1989年建立国家有机标识体系，早于欧盟建立的体系标准（2010年）。同时，丹麦也计划成为全球首个对农场征收碳税的国家。作为一个农业大国，丹麦农业部门温室气体排放占总量的20%左右，丹麦政府的目标是到2030年，降低至1990年的30%。

一、丹麦的供电结构

丹麦的供电结构与中美两国相比存在显著差异，呈现高度自由化、去中心化、可再生能源主导、社区深度参与的特征。在发电侧，超过一半的电力来自于分布式电源（装机容量<10MW），其中风电占比超过55%，生物质/沼气发电、屋顶光伏快速发展。输电系统由国有企业Energinet负责运营，管理高压主干网（132–400 kV）、跨国互联线路和系统平衡服务，严格“网运分离”，不参与发电或售电业务。配电系统则由70多家地方配电公司承担，多为市政所有或公私合营企业，负责中低压配电网（≤50 kV）向用户供电；配电公司仅收取过网费，不参与电力买卖。

丹麦不设置类似于美国北卡罗来纳电力会员公司（North Carolina Electric Membership Corporation, NCEMC）的中间批发商，所有发电商（包括农场沼气厂、风电合作社）直接参与北欧电力交易所（Nord Pool）；通过日前市场（Day-ahead）和日内市场（Intraday）竞价售电；Energinet负责市场结算与平衡服务；与挪威、瑞典、芬兰、德国等耦合，形成区域统一电价（Elspot）。丹麦全国有50余家电力零售公司（如SEAS-NVE、Energi Fyn、Green Energy等），零售公司从电力市场购买电力，出售给普通居民、农场/企业等终端用户。终端用户以自由选择零售商，合同灵活（固定价、浮动价、绿电套餐等），账单一半包括零售商购电成本、输配电过网费，以及零售商的利润部分。终端用户也可以通过安装光伏等分布式发电，采用自发自用和余电上网模式进行电力交易。

丹麦大力发展可再生能源发电，丹麦在可再生能源，特别是风能和生物能领域具有世界一流水平。丹麦的风力发电、秸秆发电、垃圾发电等可再生能源技术，超临界清效燃煤及热电联产技术世界闻名。此外，丹麦还是世界上最早开展风力发电研究和应用的国家之一，风电占丹麦全国电力总消费的一半以上，位居全球第一，在风里充足时段风电占比可超过100%（计入向邻国出售的电力）。

二、农用微电网典型案例

（一）曼松沼气厂：丹麦首个有机沼气生产厂

“自然能源曼松”（Nature Energy Månsson）沼气厂（以下简称曼松沼气厂）位于丹麦的日德兰半岛（Jutland）布兰德（Brande）附近，毗邻丹麦最大的蛋类和有机蔬菜生产商阿克塞尔·曼松（Axel Månsson）公司。该厂由沼气生产商“自然能源”（Nature Energy）与阿克塞尔·曼松合作建设，项目从2013年开始设计规划，2016年获得政府批准，2017年正式投入建设，是丹麦首个获得认证的有机沼气生产厂。

该厂采用两类独立处理线：（1）有机处理线：原料严格限定为有机认证农场提供的畜禽粪便、作物秸秆等，禁止使用含化肥或抗生素残留的物料，所产沼渣沼液可作为有机肥料回用于认证农田；（2）常规处理线（2019年新增）：处理普通农业废弃物、餐厨垃圾等，年处理能力达17万吨，与有机线物理隔离，防止交叉污染。

目前，已有38个农户向该厂提供生物粪肥，Gemidan Ecogi食品废弃物预处理设施提供的99.9%有机生物浆料作为原料。沼气厂的年产生物甲烷达到1700万立方米，相当于12000户丹麦家庭的年能源消耗量。

图片来源：“自然能源”曼松沼气厂（Nature Energy）

曼松沼气厂四周设有土堤围护，内部包含一系列处置池以及多个混合、储存罐，用于管理各类废弃物。工艺厂房和储罐均进行持续通风，排出的空气需经过装有微生物的过滤器进行净化，从而大幅减少异味排放。

图片来源：环境与能源研究所（Environmental and Energy Study Institute, EESI）

根据行业数据，一座年处理30万吨生物质的现代化并网型沼气厂在丹麦大约需要1000-3000万欧元的巨额投入，通常需要7-10年甚至更长的时间才能收回成本。上述曼松沼气厂投资约为1300万欧元。因此，丹麦的沼气厂通常包括多个农户/养殖户、食品企业、市政单位等共同投入，体现丹麦典型的“合作社+产业链”模式。

曼松沼气厂不仅需要农户/养殖户、食品企业、市政单位提供有机物料，沼气沼渣也要进行深度利用避免浪费。曼松沼气厂主要处理有机物料，包括奶牛场和家禽养殖场的粪便（Livestock Waste）、作物（Crops），以及阿克塞尔·曼松自身生产和其他供应商提供的蔬菜废弃物，以及常规生物质原料如废水（Waste Water）、餐余废物（Food Waste）等。生产的沼气（Biogas）可以进行供热，包括维持沼气池温度和对养殖系统供热，还可以燃烧驱动汽轮机发电。进一步，使用气体净化设备，沼气脱除硫化氢和二氧化碳后得到生物甲烷（Biomethane），用于注入天然气网络（Gas Grid）和驱动车辆行驶。有机与常规生物质原料的比例经过精确调配，确保沼气生产后的沼渣（Digestate）可作为天然肥料，并且对肥料中的养分进行分析，确保其符合氮、磷相关法规要求，重新用于有机农业的生产。

需要指出的是，曼松沼气厂并不是一个典型意义上的农用微电网，它作为一个大型的生物甲烷生产厂，一方面给农用单位如农户/养殖户提供热能和燃料，一方面为发电厂提供燃料，还能够注入天然气网。通过能源的综合利用，沼气厂深度融入丹麦有机农业体系与国家可再生能源网络，为农场提供热能、燃料及电力支撑。

（二）萨姆索岛：全球首个碳中和岛屿的微电网实践

萨姆索岛（Samsø Island）位于丹麦中部卡特加特海峡，距大陆约15公里，岛上有22个村庄，人口约3700人，以农业、渔业和旅游业为主。自1997年开始，岛上居民与本地企业开启能源转型，通过多方协作努力，最终于2007年实现岛上的碳中和目标。2020年进一步提出的《萨姆索2.0版计划》，制定了2030年全面摆脱化石能源的目标。

岛上现有11座陆上风机、10座海上风机，辅以分布式光伏与生物质能设施。居民在屋顶、停车场、足球场看台等场所广泛安装太阳能板。同时，通过建筑保温改造、淘汰燃油锅炉等措施，显著降低终端能耗。在交通领域，岛内公务车辆全面电动化，发挥示范效应；港口、村镇配套建设电动汽车充电设施。供热方面，岛上建有多套基于本地生物质（如秸秆、木屑）的区域供热系统，覆盖约70%的热需求。

图片来源：技术报告“J. Jantzen and B. Bak-Jensen, “Deliverable D3.1: Specifications and data report for the Samsø demonstrator,” Tech. Rep., Smart Island Energy Systems, 2017”

巴伦港（Ballen harbour）是萨姆索岛的码头，以旅游接待为主。港口通过400伏电压等级接入岛内电网。巴伦港也建立了一个典型的微电网系统，包括一套峰值60千瓦（kW）的光伏电站和一套电池储能系统（BESS）。电池储能系统采用Xolta BAT-79锂离子电池，配备49千瓦变流器，标称容量为237千瓦时（kWh），停靠的船只构成了最主要的电力负荷，码头共设有340个船用电源插座。此外，码头还安装了其他若干重要用电设备，包括热泵、桑拿房、污水提升泵站以及电动汽车充电站。巴伦港微电网主要为港口停泊的船只提供充电服务，通过太阳能光伏与储能电池运行来提升可再生能源利用率。微电网还与附近其他岛上设施相连，可在电力富余时进行共享调配。

三、总结与启示

丹麦的实践表明，农用微电网并非孤立的技术工程，而是嵌入农业生态、能源政策与社区治理中的系统性变革。通过将有机农业、废弃物资源化与可再生能源生产深度融合，丹麦构建了以沼气厂、风电合作社和岛屿微电网为代表的多元协同模式，实现了“农业产废—能源转化—肥料回用—电力供应”的闭环循环。这种模式不仅提升了农村能源的自给性与韧性，更将农场从单纯的粮食生产单元转变为集能源生产、碳汇管理与生态服务于一体的多功能载体。

尤为关键的是，丹麦的成功依托于三大支柱：一是政策先行，如早期建立有机认证体系、即将实施的农业碳税，为绿色转型提供清晰信号；二是市场机保障，通过北欧电力市场与网运分离体制，保障分布式主体公平参与；三是社区深度参与，无论是萨姆索岛的全民能源合作社，还是曼松沼气厂的多方共建机制，均体现了共建共享的治理智慧。

参考资料

[1]曼松沼气厂材料参考自技术报告：Støckler, Michael. _Biogas Production: Insights and Experiences from the Danish Biogas Sector_. Food & Bio Cluster Denmark, 2020.

[2]萨姆索微电网资料参考自萨姆索能源学院项目和欧盟“21世纪智能乡村地区预备行动”项目（BIS项目，编号：AGRI-2020-0332）