甘南牧區(qū)戶用太陽能光伏系統(tǒng)應用模式優(yōu)化及推廣

王關平 楊勤 石紅梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學工學院，甘肅 蘭州730070；2.甘肅甘南州畜牧科學研究所，甘肅 合作747000）

1 項目背景

甘南藏族自治州地處青藏高原與黃土高原過渡的甘、青、川三省結合部，其西北部為廣闊的草甸草原，是全國的“五大牧區(qū)”之一，總面積4.5萬平方公里，總?cè)丝?3.07萬，其中藏族牧民占總?cè)丝诘?4.2%［1］。雖然近些年甘南農(nóng)牧民的生產(chǎn)生活改善很大，但與本省的兄弟地州相比，還是存在農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營水平較低、農(nóng)村基礎設施建設欠賬較大、農(nóng)牧業(yè)服務體系比較薄弱、農(nóng)牧民增收的渠道狹窄、區(qū)域內(nèi)貧困面仍然較大等問題。重要的是隨著人類改造自然能力的不斷提升，人類的生產(chǎn)生活對本就十分脆弱的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的影響，甘南地區(qū)的自然環(huán)境有不斷惡化的趨勢［2，3］。在這種形式下，國家科技支撐計劃重點項目《甘肅甘南草原牧區(qū)‘生產(chǎn)生態(tài)生活’保障技術集成與示范》于2012年啟動，以生態(tài)環(huán)境保護、畜牧業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)牧民增收協(xié)調(diào)發(fā)展為目標，通過牦牛藏羊選育改良、畜種資源優(yōu)化配置、健康養(yǎng)殖，草地高效改良及高效利用，新能源綜合利用等技術集成與示范，探索建立甘肅牧區(qū)生產(chǎn)-生態(tài)-生活保障技術體系優(yōu)化模式，為牧區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護、和諧社會建設提供強有力的技術支撐。甘南州畜牧科學研究所主要負責“再生能源利用技術集成與示范”子課題，旨在立足牧區(qū)豐富的太陽能和牛羊糞資源等可再生能源，加快發(fā)展和改善牧民生活。

2 甘南地區(qū)牧民戶用太陽能光伏系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

光伏電源系統(tǒng)占地小、易于安裝、使用方便，依靠太陽能蓄電池供電，非常符合牧民流動性強的特點，特別適合電網(wǎng)難以覆蓋的偏遠地區(qū)群眾居住分散的需求，能基本滿足牧民日常生活用電。為牧區(qū)提供光伏電源是甘南地區(qū)解決牧區(qū)無電用戶的一項重要惠民政策，也是解決農(nóng)牧民用電“最后一公里”的具體舉措［4］。

甘南地區(qū)早在2006年就開始了牧民戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣工作，如今已有10年左右的歷史。太陽能光伏戶用系統(tǒng)在牧區(qū)已經(jīng)普及，但牧民的戶用光伏裝置大小各異、模式也不盡相同，使用過程中暴露出了各種各樣的問題，如部分產(chǎn)品與高寒氣候不配套，發(fā)電量小，使用壽命短；有的系統(tǒng)與牧民的負荷性質(zhì)或生產(chǎn)生活方式不配套，經(jīng)常處于大馬拉小車的狀態(tài)；許多牧民更換的蓄電池為普通鉛酸蓄電池，在流動放牧、負荷較小的狀況下，電池的活性在不到半年的時間內(nèi)就幾乎喪失殆盡，造成大量浪費；更為嚴重的是，許多活性喪失的電池被隨意丟棄，廢棄的光伏發(fā)電電池板亦無合理的回收和無害化處理渠道，對草原環(huán)境造成嚴重威脅，這些情況都應該引起足夠的重視。為此，甘南州畜牧科學研究所在“再生能源利用技術集成與示范”課題的支持下，特邀省內(nèi)相關專家于2014年7月11-13日以碌曲縣藏牧民家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的性能及適用性為目標進行了相關實地調(diào)研和詳細測算，獲得了大量詳實的數(shù)據(jù)，并對典型系統(tǒng)的性能和適用性做出了評價，見表1所示。

3 甘南牧民戶用太陽能光伏系統(tǒng)推薦模式

由上述表1所述，有兩點較為明顯：①典型的牧民用電負荷較為統(tǒng)一，也較為簡單，基本為洗衣機（洗滌200-250W，脫水160-180W），奶油分離器15W，日光燈30-80W不等，負荷較?。虎诹鲃幽撩竦墓夥l(fā)電用電模式基本為：太陽能電池板組件+蓄電池，基本不用逆變器。因此，經(jīng)過詳細測算，給出的甘南地區(qū)牧民戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的推薦模式如下：

表1 碌曲縣牧民家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的性能及適用性評價表

①甘南藏區(qū)定居牧民的推薦太陽能發(fā)電系統(tǒng)模式為：太陽能電池板組件100-180W；太陽能發(fā)電專用蓄電池120-200Ah；400-500W正弦電壓逆變器。目前總投資約4 000元/套較為適宜（每5年左右需更換專用蓄電池，約需1 500元）。

②流動牧民的推薦太陽能發(fā)電系統(tǒng)模式為：太陽能電池板組件80-100W；太陽能發(fā)電專用蓄電池100-130Ah。目前總投資約2 500元/套為宜（每5年左右需更換專用蓄電池，約需1 000元）。

4 對藏區(qū)牧民太陽能發(fā)電系統(tǒng)運行維護的幾點建議

4.1針對牧民的太陽能發(fā)電系統(tǒng)補助與建設，有必要區(qū)分其是定居使用還是放牧流動使用，這樣可以合理投資，避免浪費。

4.2普通鉛酸蓄電池并不適合太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，即便使用，也需約1個月活化1次（活化方法為使用一個約5歐姆左右的陶瓷電阻，直接用導線接于蓄電池兩極之間，放電約15min即可），建議使用太陽能發(fā)電專用蓄電池。

4.3牧區(qū)太陽能電池板組件中的個別硅晶片在牧民遷移放牧的過程中容易損壞，且專用蓄電池需要定期更換，故建議牧區(qū)至少以縣為單位，設立專門的太陽能光伏發(fā)電組件維修、蓄電池保養(yǎng)維護機構，減小牧民太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用成本。

4.4活性喪失的電池、廢棄的光伏電池板應該全部回收利用，牧區(qū)應建立強有力的機制，避免因為戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用給牧場造成的重金屬污染。

甘南地區(qū)太陽能戶用光伏系統(tǒng)的使用給農(nóng)牧民創(chuàng)造了脫貧致富的條件，有效地改善了民生，深入研究農(nóng)牧民的生產(chǎn)生活與光伏系統(tǒng)之間的配套關系，優(yōu)化牧區(qū)的戶用光伏系統(tǒng)配置模式并大力推廣，無疑將為建設美麗甘南，深入推進社會主義新農(nóng)村建設注入更深內(nèi)涵。

［1］中 國 甘 南 網(wǎng)［EB/OL］.http：//www.gannancn.cn/index.php？59-37347.htm l，2015.4.15.

［2］趙小明.對甘南州建設社會主義新農(nóng)村的思考［J］.甘肅科技縱橫，2009，38（4）：7-8.

［3］騰訊新聞網(wǎng)［EB/OL］.http：//news.qq.com/a/20100202/001188.htm，2015.4.15.

［4］中國甘肅網(wǎng)［EB/OL］.http：//www.gscn.com.cn/province/system/2015/03/02/010932076.shtml，2015.4.15.