我國西北部地區(qū)戶用風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品及技術(shù)研究

任守紅 武冬梅 曹玉龍

（1內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010051 2內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院市政與路橋工程學(xué)院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010070

3呼和浩特市草原河山能源開發(fā)有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

1 研究背景

1.1 水資源

我國西、北部干旱少雨地區(qū)水資源的開發(fā)與節(jié)水利用是本系列產(chǎn)品的廣闊市場。眾所周知，水是人類生存和發(fā)展的生命線，也是農(nóng)業(yè)和整個(gè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的生命線。然而，我國的西北部地區(qū)是干旱少雨地區(qū)，江河和淡水湖泊也不多，地上水資源十分缺乏。嚴(yán)重影響這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和人民生產(chǎn)與生活。

但是經(jīng)過中國《西北特別找水計(jì)劃》的勘查證實(shí)，我國的西部、北部干旱地區(qū)，存在著豐富的地下水源。目前已經(jīng)找到的水源地和富水地段50余處，初步測定地下水每年可開采量已達(dá)10億m3以上，相當(dāng)于10座大型水庫。

同時(shí)，這些地區(qū)太陽能資源十分豐富，有些地區(qū)可利用的風(fēng)能資源也很豐富，利用風(fēng)能、太陽能開采和利用極其寶貴的地下水，是大有可為的。

1.2 取暖需要

我過西北部地區(qū)散居偏僻地方的農(nóng)、牧區(qū)有上百萬戶居民，其生活取暖及棚圈取暖一直缺乏正規(guī)、可靠、先進(jìn)的方式，更談不上新能源在取暖上的應(yīng)用。而農(nóng)、牧區(qū)戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水取暖系統(tǒng)將會較明顯地提升居民的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

草原散居的牧民冬季接羔的成活率主要取決于棚圈溫度，利用電力取代原始落后的取暖方式為棚圈取暖將會明顯提升畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效率。

2 能源方式比較

2.1 網(wǎng)電資源

我國西部、北部地區(qū)，地廣人稀，居住分散，而且每戶的用電量又不大，因而造成電網(wǎng)建設(shè)造價(jià)高，電網(wǎng)損耗大。例如內(nèi)蒙古錫林郭勒盟草原上電網(wǎng)架設(shè)一公里，平均造價(jià)達(dá)5－7萬元，高于風(fēng)能發(fā)電的造價(jià)、也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了居民的經(jīng)濟(jì)承受能力，而且電網(wǎng)電能的損耗高于用戶的實(shí)際用電量，因此這些地區(qū)使用網(wǎng)電是極不經(jīng)濟(jì)的，幾乎是不可能的。

2.2 油類資源

使用柴油、汽油發(fā)電雖然一次性投資小，但柴（汽）油需要不斷消耗，運(yùn)輸成本很高，石油又大幅度漲價(jià)。而且發(fā)電機(jī)需要不斷維護(hù)和保養(yǎng)，這是農(nóng)牧民自身的技術(shù)條件難以達(dá)到的。另外維修費(fèi)的逐年增加，使其使用成本越來越高。

3 市場需求

3.1 國內(nèi)市場

我國目前仍然有2.8萬個(gè)村、700萬戶、約3000萬農(nóng)村人口需要解決用電問題，而其中400萬戶需要用風(fēng)電、太陽能解決用電問題。僅以其中50%的無電村需要用風(fēng)電、太陽能解水資源開發(fā)利用，這一市場至少有萬臺以上。內(nèi)蒙古的牧民有22萬戶，以其中1/3的牧民需要用風(fēng)電、太陽能解水資源開發(fā)利用，灌溉牧場，僅這一市場至少有十萬臺以上。況且已經(jīng)利用風(fēng)能、太陽能用電的地區(qū)，今后必將需要解決用電量的擴(kuò)大，才可能持續(xù)發(fā)展，可見市場巨大。

3.2 國際市場

由于國內(nèi)的戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水取暖系統(tǒng)性能價(jià)格比很高、技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品預(yù)計(jì)售價(jià)為4.5-5.0萬元/套，約為國外市場同類產(chǎn)品售價(jià)的50%～60%，我們國內(nèi)的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外產(chǎn)品的價(jià)格，出口前景很好。

4 產(chǎn)品優(yōu)勢

4.1 技術(shù)優(yōu)勢

系統(tǒng)采用通用型三相異步電動機(jī)拖動的潛水電泵，提水系統(tǒng)采用市場上最常用的由三相異步電動機(jī)拖動的潛水電泵，無需制造特殊潛水電泵，造價(jià)低，維修方便，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。

本戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水取暖系統(tǒng)屬國內(nèi)首創(chuàng)，具有較先進(jìn)的技術(shù)水平，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。而且還可以在配備蓄電池和逆變器后為用戶供電。

4.2 用途優(yōu)勢

本產(chǎn)品的主要用途是利用風(fēng)能和太陽能提水、取暖。提水功能側(cè)重于散居地區(qū)適用于高揚(yáng)程提水，亦適用于大流量灌溉提水，還可用于村落集體用水等，滿足各種不同需求。

牧區(qū)戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水取暖系統(tǒng)在既有地下水或地表水，又有可利用的風(fēng)能、太陽能資源的無電草原、山區(qū)、海島上具有廣闊的發(fā)展前景，是建設(shè)生態(tài)農(nóng)、牧、漁業(yè)的低成本綠色能源。

甚至在我國東南沿海地區(qū)，風(fēng)能、太陽能資源也很豐富，利用風(fēng)光互補(bǔ)提水系統(tǒng)提水、海水淡化、海鮮產(chǎn)品制冷加工、海水養(yǎng)殖都是本產(chǎn)品潛在市場。

偏遠(yuǎn)的農(nóng)、牧戶居住分散，網(wǎng)電難以覆蓋。多年來牧民人畜飲水多數(shù)以手壓井或柴油發(fā)電機(jī)提水。而牲畜飲水又是畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中的重要部分，幾乎占用了農(nóng)、牧民一天中三分之一的勞作時(shí)間。因此，高效提水方式將是現(xiàn)代畜牧業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

4.3 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

系統(tǒng)造價(jià)低，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)發(fā)電提水系統(tǒng)，其造價(jià)與同功率光伏水泵系統(tǒng)相比，成本可降低30-50%，風(fēng)資源越好，造價(jià)越低。

由于通用性強(qiáng)，使本系統(tǒng)設(shè)備購置費(fèi)低，運(yùn)行成本低、利用率高，用途廣泛，該系統(tǒng)可在額定功率范圍內(nèi)大大降低一次性投資。還可以實(shí)現(xiàn)滴灌、微灌。

5 產(chǎn)品構(gòu)成

本產(chǎn)品由3kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)、1kW 太陽電池方陣、48V/200AH蓄電池組、可編程控制器（PLC）、3kW 逆變控制器、1kW 三相交流水泵、3kW發(fā)熱器等組成。

驅(qū)動負(fù)載包括家用電器、水泵和發(fā)熱器。

通過智能控制器，可實(shí)現(xiàn)帶動家用電器、提水、取暖三種不同用途的自由切換。

自2000年起，內(nèi)蒙古自治區(qū)草原勘察規(guī)劃院、呼和浩特市草原河山能源開發(fā)有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古國飛新能源有限公司就以技術(shù)研發(fā)推廣為核心組成了科研生產(chǎn)聯(lián)合體，在內(nèi)蒙古的牧區(qū)進(jìn)行了示范推廣，主要機(jī)型包括機(jī)械式風(fēng)車、2kW風(fēng)力發(fā)電提水取暖機(jī)、1kW光伏提水系統(tǒng)、及1.5kW風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水系統(tǒng)。試運(yùn)行狀況良好。系統(tǒng)的提水揚(yáng)程、流量、蓄水量均達(dá)到設(shè)計(jì)值，自動化程序控制也達(dá)到設(shè)計(jì)要求。