甘南牧區戶用太陽能光伏系統應用模式優化及推廣

王關平 楊勤 石紅梅

（1.甘肅農業大學工學院，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”之一，總面積4.5萬平方公里，總人口73.07萬，其中藏族牧民占總人口的54.2%［1］。雖然近些年甘南農牧民的生產生活改善很大，但與本省的兄弟地州相比，還是存在農牧業產業化經營水平較低、農村基礎設施建設欠賬較大、農牧業服務體系比較薄弱、農牧民增收的渠道狹窄、區域內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，人類的生產生活對本就十分脆弱的生態環境已經產生了顯著的影響，甘南地區的自然環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‘生產生態生活’保障技術集成與示范》于2012年啟動，以生態環境保護、畜牧業增產、農牧民增收協調發展為目標，通過牦牛藏羊選育改良、畜種資源優化配置、健康養殖，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，探索建立甘肅牧區生產-生態-生活保障技術體系優化模式，為牧區經濟發展、生態環境保護、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，旨在立足牧區豐富的太陽能和牛羊糞資源等可再生能源，加快發展和改善牧民生活。

2 甘南地區牧民戶用太陽能光伏系統應用現狀

光伏電源系統占地小、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，特別適合電網難以覆蓋的偏遠地區群眾居住分散的需求，能基本滿足牧民日常生活用電。為牧區提供光伏電源是甘南地區解決牧區無電用戶的一項重要惠民政策，也是解決農牧民用電“最后一公里”的具體舉措［4］。

甘南地區早在2006年就開始了牧民戶用光伏發電系統的推廣工作，如今已有10年左右的歷史。太陽能光伏戶用系統在牧區已經普及，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，如部分產品與高寒氣候不配套，發電量小，使用壽命短；有的系統與牧民的負荷性質或生產生活方式不配套，經常處于大馬拉小車的狀態；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，廢棄的光伏發電電池板亦無合理的回收和無害化處理渠道，對草原環境造成嚴重威脅，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電系統的性能及適用性為目標進行了相關實地調研和詳細測算，獲得了大量詳實的數據，并對典型系統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，負荷較小；②流動牧民的光伏發電用電模式基本為：太陽能電池板組件+蓄電池，基本不用逆變器。因此，經過詳細測算，給出的甘南地區牧民戶用光伏發電系統的推薦模式如下：

表1 碌曲縣牧民家用太陽能發電系統的性能及適用性評價表

①甘南藏區定居牧民的推薦太陽能發電系統模式為：太陽能電池板組件100-180W；太陽能發電專用蓄電池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電系統模式為：太陽能電池板組件80-100W；太陽能發電專用蓄電池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 對藏區牧民太陽能發電系統運行維護的幾點建議

4.1針對牧民的太陽能發電系統補助與建設，有必要區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電系統，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），建議使用太陽能發電專用蓄電池。

4.3牧區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，故建議牧區至少以縣為單位，設立專門的太陽能光伏發電組件維修、蓄電池保養維護機構，減小牧民太陽能發電系統的使用成本。

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，牧區應建立強有力的機制，避免因為戶用光伏發電系統的使用給牧場造成的重金屬污染。

甘南地區太陽能戶用光伏系統的使用給農牧民創造了脫貧致富的條件，有效地改善了民生，深入研究農牧民的生產生活與光伏系統之間的配套關系，優化牧區的戶用光伏系統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村建設注入更深內涵。

［1］中 國 甘 南 網［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村的思考［J］.甘肅科技縱橫，2009，38（4）：7-8.

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

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