那曲地区小型太阳能卫星电视单收系统应用效益分析

王兴碧

【摘 要】

在那曲地区实施广播电视“西新”工程和“村村通”工程过程中，小型太阳能卫星电视单收系统因其资源利用方便，节省资源成本，又适合广大农牧区群众“大分散、小聚居”的居住环境的特点而逐步得到广大农牧区群众的喜爱。为此，现对该系统进行必要的技术经济分析，以求得合理利用，使有限的投资，发挥其最大限度的社会效益和经济效益。

随着我地经济社会的持续发展和全面建设小康步伐的逐步加快，广大农牧区群众对文化生活的需求越来越强烈。为了满足这种需求，使党和政府的声音以及脱贫致富的信息及时、快捷地传播到广大农牧区，我地相继实施了广播电视“西新”工程和“村村通”工程，在实践中取得了许多成功经验。

小型太阳能卫星电视单收系统构成小型太阳能卫星电视单收系统构成该系统由七个部分组成：①太阳能电池板（光伏方阵）、②调节支架、③蓄电瓶、④贮能逆变监测稳压器、⑤0.9~3m卫星接收天线、⑥卫星电视接收机、⑦14~21英吋彩电（8W日光灯）。

效益分析

社会效益：

应用小型太阳能卫星单收系统，可使农牧民群众用上电，看到图文并茂的电视节目，丰富单调的文化生活；结束长期与外部隔绝的状况，进一步开阔视野，吸收新生事物，提高科学治穷致富能力，走上自由幸福的生活道路。对于促进我地经济发展、民族团结和社会安定具有巨大的社会效益。

生态效益：

小型太阳能卫星单收系统使用太阳能作为能源。太阳能是一种巨大的、清洁的、免费的可再生能源。同时，又是一种低密度的、间歇性的、不稳定的能源。要想获得一定数量的、稳定的有用电能，必须对太阳能收集、转换、贮存、利用进行科学分析。

太阳能光伏资源优势：西藏平均海拔4000m以上，空气透明度高，气候干燥，阴雨多云天气少，纬度较低，许多地方年日照时间长达3000~3400小时，日照时数自东向西递增，是我国太阳能资源最丰富的地区。那曲地区属于青藏高原中间地带，年平均日照达2860小时，年平均日照量为163千卡/平方米/天。以那曲镇为例，那曲镇位于藏北中心位置，地处39.09°N、92.04°E，海拔4506m，年日照时数2866小时，日照时数在65%；年总辐射量为156.6千卡/平方米/年，辐射平稳，波动不大，一年中最高辐射在5月份，最低辐射在12月份，辐射相差不超过70度/米2；一年平均日照天数在215~275天之间，而每天日照时数不小于6小时。从西藏自治区气象学会对全区太阳能资源区域划分上可以看出，那曲属太阳能资源较丰富的地区（属Ⅱ区）。

技术分析

根据那曲镇太阳能辐射测试统计，运用太阳能电池发电量的理论计算公式为：Wp=Is×Fp×Fs×A×ηm，其中：Wp为平均发电量；Is平均太阳辐射总值；Fp为封装因子，常取值为0.9；Fs为积尘因子，常取值为0.96；A为太阳电池方阵实际总面积，单位为m2；ηm为光电组件的转换效率10%。经计算，1.2 m2的太阳能电池方阵月发电量（按最低月份计算）为9.8度，日发电量为0.32度。

下面以我使用的实际用电负载为例作对比分析：

18英吋长虹彩电、太阳能充电逆变控制器、东芝TSR-C4接收机、8瓦日光灯，总耗电功率Pr约为100瓦，每日用电5小时。

我的实际日耗电量为： Ed=100W×5h÷1000=0.5度；月耗电量为Em=Ed×31（天）=0.5 度×31（天）=15.5度；同理年耗电量为182.5度。

太阳能电池方阵面积计算公式为： A=E÷W。

其中：A为太阳电池方阵面积，单位为m2；E为月耗电量Em，单位为度；W为发电量，一般按发电量最少月份值计算，才能满足全年各月份的需求（那曲12月份辐射值最低）。

从以上情况得知，月发电量为9.8度/ m2，月耗电量为15.5度，计算出太阳电池方阵理论面积为：A=E÷W=15.5度÷9.8度/ m2≈1.58m2。而实际我采用了φ0.15m×36组成的方阵3块，总面积为：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可满足实际要求。实际太阳能电池方阵供电功率为：Ws=1000×As×ηm×Fp=1000×1.91×0.1×0.9=171.9（W）。那么Ws>Pr，满足于在浮充电情况下使用，也就是说增加了昼夜使用时间。实际日发电量为Ed '=1.91m2×0.32度/ m2=0.61度。实际年发电量为En=Ed '×365（天）=222.65度。由此可知En大于En'可满足负载耗电要求。

用12V/220V逆变器向负载供电，每日用电量为Qr=1000Ed/2=41.67（AH）；每天太阳能光电电源供电量选日照时数为6小时，则：实际供电量Qg=6×Ws/12=85.95（AH）。

通过以上计算，可进一步证明，用1.91 m2的太阳能电池方阵供电，根本不需要贮能设备就可以起动100W负载。但如果因为天气阴晴的原因，充电往往不足，要保证正常工作时间，就需要贮能设备（蓄电池）。一般使用配备容量不小于100Ah的蓄电池即可（常用的有镍镉型碱性蓄电池和铅酸型蓄电池，镍镉型电池性能较好价高，铅酸型电池价格较低）。

蓄电瓶充足电量后，在不同太阳电池板供电的情况下，蓄电瓶的容量为W=12Q÷1000（其中：W为电瓶容量，单位为度；Q为蓄电瓶蓄电量，单位为Ah： 12是蓄电瓶供电电压。）12V÷100AH蓄电瓶能够储存电量为W =12×100Ah÷1000=1.2度，对100W负载供电，可求得供电时间为T=1200÷100=12小时。

同理， 12V/150Ah蓄电并给100W负载供电18小时；12V/200Ah电瓶给100W负载供电24小时。由此证明：配备150Ah蓄电瓶完全能满足收看西藏台节目时间对电流的要求。因此，要选择适合本地的太阳能光电电源配套设备，既节省其他电能的消耗，又能满足文化生活需求，取得最佳的使用效益。

经济效益:

小型太阳能卫星电视单收系统设备经济成本核算

太阳能供电系统。根据有关资料介绍光电电源使用寿命一般在25~30年，从95年~2000年每瓦价格在30~40元之间，至今没有多大变化。实际应用分析：理论太阳电池方阵供电量：Ws=' 1000×A×ηm×Fp=1000×1.58m×0.1×0.9=142.2（W）；太阳电池板每瓦为E=' 35元（取中间价格值）；理论组件价格M =' Ws'×E =' 142.2W×35元=4977元；实际组件价格M=Ws×E =' 171.9W×35元=6010.50元。根据藏北实际，估计光电电源使用寿命为20年（r=20年）。理论度电成本： Cc '=M '÷r×En=4977元/20×182.5度=1.36元/度；理论年投资： Cc '×En=1.36×182.5 =248.2元/年；实际度电成本： Cc=M÷r×En '=6010.50÷20×222.65≈1.35元/度；实际年投资： Cc•En '=1.35×222.65=300.38元/年。

目前市场小型太阳能光电电源系统设备售价一般为4000~4500元之间，安运费为9%，按最高价位计算，需要投资4905元。一年投资费用：光电电源价格÷r=4905÷20 =245.25元/年；年度电成本： 245.25元/年÷222.65度≈1.10元/度。

卫星电视单收系统。经市场调查，该系统使用寿命15年， 2003年以前一套卫星电视单收系统价格数字电视接收系统一般在3800元~4300元之间，模拟电视接收系统一般在2000元~2500元之间，运载安装费在8%，目前普遍采用数电视接收系统，价格在2200元左右，运载安装费在15% （以下按目前价位计算），电视接收系统总投资=设备价格+运载安装费15% =2200元+330元=2530元。电视接收系统年投资=设备价格+运载安装费8% ÷r=2530÷15=168.66元。电视接收系统日投资=2530÷15×365≈0.5元。

太阳能卫星电视单收系统总投资：电源投资+接收系统投资=7435元。

太阳能光电电源与其它电源的比较

太阳能光电电源：光电转换效率在10~14%，逆变效率90%，使用寿命为20 ~30年，一台能供100W负载用电的光电电源，价格估计5000~5400元左右，年投资最高为297元，其优点操作维护简便，寿命长，对边远交通不便的农牧民有很大的吸引力。

风电机电源：其转换效率只有40%左右，最理想的转换只有56%，最长寿命10年，一台供100W负载用电的风电机，价格估计在8000~10000元，年投资高，其特点在风能资源较丰富的地区使用，技术要求高，故障率较高。

柴、汽油发电机电源：发电效率65%，寿命8年，设备购价高，油料费、人工费，维护费导致年耗高，故障率高维修难。

在满足同样负载的电源要求上来比较，太阳能在经济上优于风电机能，柴、汽油能，在交通不便、能源短缺的边远地区显示出更大的优越性。不论从技术，效率还是从经济上看，在那曲地区应用太阳能解决能源紧缺，为发展广播电视事业提供了能源保证的潜力都是很大的。

工程价格和运转费的成本估价

小型太阳能卫星电视单收系统的价格主要取决于零件所需加工工时、单位工时费用。以及材料费用、外购件费用等，这些都随着我国经济发展和生产技术水平的提高在不断地变化着。另外，随着太阳能卫星电视单收系统设备工艺的简化和性能的提高，成本可逐步降低，从而使市场价格降低。

结论

根据以上效益分析，在农牧区推广小型太阳能卫星电视单收系统，既能改变广大农牧区群众极为单调的文化生活状况，又能扩大广播电视覆盖面，使他们能方便、快捷地听到党和政府的声音，了解党和政府的大政方针，掌握更多的科技实用技术，从而为他们脱贫致富创造条件。当前，那曲地区“村村通”工程正在深入推进，小型太阳能卫星电视单收系统也在推广运用。为更好地发挥本系统的最大效益，宜根据当前广泛开展的农牧区安居工程建设布局，建议在每个安居点安装一台小型太阳能卫星电视单收系统，然后通过局域线路联接的方式，提高电视覆盖率和单收系统效益，让更多农牧民家庭看上电视。■