那曲地區(qū)小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)應用效益分析

王興碧

【摘 要】

在那曲地區(qū)實施廣播電視“西新”工程和“村村通”工程過程中，小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)因其資源利用方便，節(jié)省資源成本，又適合廣大農(nóng)牧區(qū)群眾“大分散、小聚居”的居住環(huán)境的特點而逐步得到廣大農(nóng)牧區(qū)群眾的喜愛。為此，現(xiàn)對該系統(tǒng)進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以求得合理利用，使有限的投資，發(fā)揮其最大限度的社會效益和經(jīng)濟效益。

隨著我地經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展和全面建設(shè)小康步伐的逐步加快，廣大農(nóng)牧區(qū)群眾對文化生活的需求越來越強烈。為了滿足這種需求，使黨和政府的聲音以及脫貧致富的信息及時、快捷地傳播到廣大農(nóng)牧區(qū)，我地相繼實施了廣播電視“西新”工程和“村村通”工程，在實踐中取得了許多成功經(jīng)驗。

小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)構(gòu)成小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)由七個部分組成：①太陽能電池板（光伏方陣）、②調(diào)節(jié)支架、③蓄電瓶、④貯能逆變監(jiān)測穩(wěn)壓器、⑤0.9~3m衛(wèi)星接收天線、⑥衛(wèi)星電視接收機、⑦14~21英吋彩電（8W日光燈）。

效益分析

社會效益：

應用小型太陽能衛(wèi)星單收系統(tǒng)，可使農(nóng)牧民群眾用上電，看到圖文并茂的電視節(jié)目，豐富單調(diào)的文化生活；結(jié)束長期與外部隔絕的狀況，進一步開闊視野，吸收新生事物，提高科學治窮致富能力，走上自由幸福的生活道路。對于促進我地經(jīng)濟發(fā)展、民族團結(jié)和社會安定具有巨大的社會效益。

生態(tài)效益：

小型太陽能衛(wèi)星單收系統(tǒng)使用太陽能作為能源。太陽能是一種巨大的、清潔的、免費的可再生能源。同時，又是一種低密度的、間歇性的、不穩(wěn)定的能源。要想獲得一定數(shù)量的、穩(wěn)定的有用電能，必須對太陽能收集、轉(zhuǎn)換、貯存、利用進行科學分析。

太陽能光伏資源優(yōu)勢：西藏平均海拔4000m以上，空氣透明度高，氣候干燥，陰雨多云天氣少，緯度較低，許多地方年日照時間長達3000~3400小時，日照時數(shù)自東向西遞增，是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)。那曲地區(qū)屬于青藏高原中間地帶，年平均日照達2860小時，年平均日照量為163千卡/平方米/天。以那曲鎮(zhèn)為例，那曲鎮(zhèn)位于藏北中心位置，地處39.09°N、92.04°E，海拔4506m，年日照時數(shù)2866小時，日照時數(shù)在65%；年總輻射量為156.6千卡/平方米/年，輻射平穩(wěn)，波動不大，一年中最高輻射在5月份，最低輻射在12月份，輻射相差不超過70度/米2；一年平均日照天數(shù)在215~275天之間，而每天日照時數(shù)不小于6小時。從西藏自治區(qū)氣象學會對全區(qū)太陽能資源區(qū)域劃分上可以看出，那曲屬太陽能資源較豐富的地區(qū)（屬Ⅱ區(qū)）。

技術(shù)分析

根據(jù)那曲鎮(zhèn)太陽能輻射測試統(tǒng)計，運用太陽能電池發(fā)電量的理論計算公式為：Wp=Is×Fp×Fs×A×ηm，其中：Wp為平均發(fā)電量；Is平均太陽輻射總值；Fp為封裝因子，常取值為0.9；Fs為積塵因子，常取值為0.96；A為太陽電池方陣實際總面積，單位為m2；ηm為光電組件的轉(zhuǎn)換效率10%。經(jīng)計算，1.2 m2的太陽能電池方陣月發(fā)電量（按最低月份計算）為9.8度，日發(fā)電量為0.32度。

下面以我使用的實際用電負載為例作對比分析：

18英吋長虹彩電、太陽能充電逆變控制器、東芝TSR-C4接收機、8瓦日光燈，總耗電功率Pr約為100瓦，每日用電5小時。

我的實際日耗電量為： Ed=100W×5h÷1000=0.5度；月耗電量為Em=Ed×31（天）=0.5 度×31（天）=15.5度；同理年耗電量為182.5度。

太陽能電池方陣面積計算公式為： A=E÷W。

其中：A為太陽電池方陣面積，單位為m2；E為月耗電量Em，單位為度；W為發(fā)電量，一般按發(fā)電量最少月份值計算，才能滿足全年各月份的需求（那曲12月份輻射值最低）。

從以上情況得知，月發(fā)電量為9.8度/ m2，月耗電量為15.5度，計算出太陽電池方陣理論面積為：A=E÷W=15.5度÷9.8度/ m2≈1.58m2。而實際我采用了φ0.15m×36組成的方陣3塊，總面積為：As=πr 2×36×3÷10000=3.14（0.15/2）2×36×3≈1.91 m2。由此可知，As大于A可滿足實際要求。實際太陽能電池方陣供電功率為：Ws=1000×As×ηm×Fp=1000×1.91×0.1×0.9=171.9（W）。那么Ws>Pr，滿足于在浮充電情況下使用，也就是說增加了晝夜使用時間。實際日發(fā)電量為Ed '=1.91m2×0.32度/ m2=0.61度。實際年發(fā)電量為En=Ed '×365（天）=222.65度。由此可知En大于En'可滿足負載耗電要求。

用12V/220V逆變器向負載供電，每日用電量為Qr=1000Ed/2=41.67（AH）；每天太陽能光電電源供電量選日照時數(shù)為6小時，則：實際供電量Qg=6×Ws/12=85.95（AH）。

通過以上計算，可進一步證明，用1.91 m2的太陽能電池方陣供電，根本不需要貯能設(shè)備就可以起動100W負載。但如果因為天氣陰晴的原因，充電往往不足，要保證正常工作時間，就需要貯能設(shè)備（蓄電池）。一般使用配備容量不小于100Ah的蓄電池即可（常用的有鎳鎘型堿性蓄電池和鉛酸型蓄電池，鎳鎘型電池性能較好價高，鉛酸型電池價格較低）。

蓄電瓶充足電量后，在不同太陽電池板供電的情況下，蓄電瓶的容量為W=12Q÷1000（其中：W為電瓶容量，單位為度；Q為蓄電瓶蓄電量，單位為Ah： 12是蓄電瓶供電電壓。）12V÷100AH蓄電瓶能夠儲存電量為W =12×100Ah÷1000=1.2度，對100W負載供電，可求得供電時間為T=1200÷100=12小時。

同理， 12V/150Ah蓄電并給100W負載供電18小時；12V/200Ah電瓶給100W負載供電24小時。由此證明：配備150Ah蓄電瓶完全能滿足收看西藏臺節(jié)目時間對電流的要求。因此，要選擇適合本地的太陽能光電電源配套設(shè)備，既節(jié)省其他電能的消耗，又能滿足文化生活需求，取得最佳的使用效益。

經(jīng)濟效益:

小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)濟成本核算

太陽能供電系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)資料介紹光電電源使用壽命一般在25~30年，從95年~2000年每瓦價格在30~40元之間，至今沒有多大變化。實際應用分析：理論太陽電池方陣供電量：Ws=' 1000×A×ηm×Fp=1000×1.58m×0.1×0.9=142.2（W）；太陽電池板每瓦為E=' 35元（取中間價格值）；理論組件價格M =' Ws'×E =' 142.2W×35元=4977元；實際組件價格M=Ws×E =' 171.9W×35元=6010.50元。根據(jù)藏北實際，估計光電電源使用壽命為20年（r=20年）。理論度電成本： Cc '=M '÷r×En=4977元/20×182.5度=1.36元/度；理論年投資： Cc '×En=1.36×182.5 =248.2元/年；實際度電成本： Cc=M÷r×En '=6010.50÷20×222.65≈1.35元/度；實際年投資： Cc?En '=1.35×222.65=300.38元/年。

目前市場小型太陽能光電電源系統(tǒng)設(shè)備售價一般為4000~4500元之間，安運費為9%，按最高價位計算，需要投資4905元。一年投資費用：光電電源價格÷r=4905÷20 =245.25元/年；年度電成本： 245.25元/年÷222.65度≈1.10元/度。

衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)。經(jīng)市場調(diào)查，該系統(tǒng)使用壽命15年， 2003年以前一套衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)價格數(shù)字電視接收系統(tǒng)一般在3800元~4300元之間，模擬電視接收系統(tǒng)一般在2000元~2500元之間，運載安裝費在8%，目前普遍采用數(shù)電視接收系統(tǒng)，價格在2200元左右，運載安裝費在15% （以下按目前價位計算），電視接收系統(tǒng)總投資=設(shè)備價格+運載安裝費15% =2200元+330元=2530元。電視接收系統(tǒng)年投資=設(shè)備價格+運載安裝費8% ÷r=2530÷15=168.66元。電視接收系統(tǒng)日投資=2530÷15×365≈0.5元。

太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)總投資：電源投資+接收系統(tǒng)投資=7435元。

太陽能光電電源與其它電源的比較

太陽能光電電源：光電轉(zhuǎn)換效率在10~14%，逆變效率90%，使用壽命為20 ~30年，一臺能供100W負載用電的光電電源，價格估計5000~5400元左右，年投資最高為297元，其優(yōu)點操作維護簡便，壽命長，對邊遠交通不便的農(nóng)牧民有很大的吸引力。

風電機電源：其轉(zhuǎn)換效率只有40%左右，最理想的轉(zhuǎn)換只有56%，最長壽命10年，一臺供100W負載用電的風電機，價格估計在8000~10000元，年投資高，其特點在風能資源較豐富的地區(qū)使用，技術(shù)要求高，故障率較高。

柴、汽油發(fā)電機電源：發(fā)電效率65%，壽命8年，設(shè)備購價高，油料費、人工費，維護費導致年耗高，故障率高維修難。

在滿足同樣負載的電源要求上來比較，太陽能在經(jīng)濟上優(yōu)于風電機能，柴、汽油能，在交通不便、能源短缺的邊遠地區(qū)顯示出更大的優(yōu)越性。不論從技術(shù)，效率還是從經(jīng)濟上看，在那曲地區(qū)應用太陽能解決能源緊缺，為發(fā)展廣播電視事業(yè)提供了能源保證的潛力都是很大的。

工程價格和運轉(zhuǎn)費的成本估價

小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)的價格主要取決于零件所需加工工時、單位工時費用。以及材料費用、外購件費用等，這些都隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的提高在不斷地變化著。另外，隨著太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)設(shè)備工藝的簡化和性能的提高，成本可逐步降低，從而使市場價格降低。

結(jié)論

根據(jù)以上效益分析，在農(nóng)牧區(qū)推廣小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)，既能改變廣大農(nóng)牧區(qū)群眾極為單調(diào)的文化生活狀況，又能擴大廣播電視覆蓋面，使他們能方便、快捷地聽到黨和政府的聲音，了解黨和政府的大政方針，掌握更多的科技實用技術(shù)，從而為他們脫貧致富創(chuàng)造條件。當前，那曲地區(qū)“村村通”工程正在深入推進，小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)也在推廣運用。為更好地發(fā)揮本系統(tǒng)的最大效益，宜根據(jù)當前廣泛開展的農(nóng)牧區(qū)安居工程建設(shè)布局，建議在每個安居點安裝一臺小型太陽能衛(wèi)星電視單收系統(tǒng)，然后通過局域線路聯(lián)接的方式，提高電視覆蓋率和單收系統(tǒng)效益，讓更多農(nóng)牧民家庭看上電視?！?/p>