甘南牧区户用太阳能光伏系统应用模式优化及推广

王关平 杨勤 石红梅

（1.甘肃农业大学工学院，甘肃 兰州730070；2.甘肃甘南州畜牧科学研究所，甘肃 合作747000）

1 项目背景

甘南藏族自治州地处青藏高原与黄土高原过渡的甘、青、川三省结合部，其西北部为广阔的草甸草原，是全国的“五大牧区”之一，总面积4.5万平方公里，总人口73.07万，其中藏族牧民占总人口的54.2%［1］。虽然近些年甘南农牧民的生产生活改善很大，但与本省的兄弟地州相比，还是存在农牧业产业化经营水平较低、农村基础设施建设欠账较大、农牧业服务体系比较薄弱、农牧民增收的渠道狭窄、区域内贫困面仍然较大等问题。重要的是随着人类改造自然能力的不断提升，人类的生产生活对本就十分脆弱的生态环境已经产生了显著的影响，甘南地区的自然环境有不断恶化的趋势［2，3］。在这种形式下，国家科技支撑计划重点项目《甘肃甘南草原牧区‘生产生态生活’保障技术集成与示范》于2012年启动，以生态环境保护、畜牧业增产、农牧民增收协调发展为目标，通过牦牛藏羊选育改良、畜种资源优化配置、健康养殖，草地高效改良及高效利用，新能源综合利用等技术集成与示范，探索建立甘肃牧区生产-生态-生活保障技术体系优化模式，为牧区经济发展、生态环境保护、和谐社会建设提供强有力的技术支撑。甘南州畜牧科学研究所主要负责“再生能源利用技术集成与示范”子课题，旨在立足牧区丰富的太阳能和牛羊粪资源等可再生能源，加快发展和改善牧民生活。

2 甘南地区牧民户用太阳能光伏系统应用现状

光伏电源系统占地小、易于安装、使用方便，依靠太阳能蓄电池供电，非常符合牧民流动性强的特点，特别适合电网难以覆盖的偏远地区群众居住分散的需求，能基本满足牧民日常生活用电。为牧区提供光伏电源是甘南地区解决牧区无电用户的一项重要惠民政策，也是解决农牧民用电“最后一公里”的具体举措［4］。

甘南地区早在2006年就开始了牧民户用光伏发电系统的推广工作，如今已有10年左右的历史。太阳能光伏户用系统在牧区已经普及，但牧民的户用光伏装置大小各异、模式也不尽相同，使用过程中暴露出了各种各样的问题，如部分产品与高寒气候不配套，发电量小，使用寿命短；有的系统与牧民的负荷性质或生产生活方式不配套，经常处于大马拉小车的状态；许多牧民更换的蓄电池为普通铅酸蓄电池，在流动放牧、负荷较小的状况下，电池的活性在不到半年的时间内就几乎丧失殆尽，造成大量浪费；更为严重的是，许多活性丧失的电池被随意丢弃，废弃的光伏发电电池板亦无合理的回收和无害化处理渠道，对草原环境造成严重威胁，这些情况都应该引起足够的重视。为此，甘南州畜牧科学研究所在“再生能源利用技术集成与示范”课题的支持下，特邀省内相关专家于2014年7月11-13日以碌曲县藏牧民家用太阳能发电系统的性能及适用性为目标进行了相关实地调研和详细测算，获得了大量详实的数据，并对典型系统的性能和适用性做出了评价，见表1所示。

3 甘南牧民户用太阳能光伏系统推荐模式

由上述表1所述，有两点较为明显：①典型的牧民用电负荷较为统一，也较为简单，基本为洗衣机（洗涤200-250W，脱水160-180W），奶油分离器15W，日光灯30-80W不等，负荷较小；②流动牧民的光伏发电用电模式基本为：太阳能电池板组件+蓄电池，基本不用逆变器。因此，经过详细测算，给出的甘南地区牧民户用光伏发电系统的推荐模式如下：

表1 碌曲县牧民家用太阳能发电系统的性能及适用性评价表

①甘南藏区定居牧民的推荐太阳能发电系统模式为：太阳能电池板组件100-180W；太阳能发电专用蓄电池120-200Ah；400-500W正弦电压逆变器。目前总投资约4 000元/套较为适宜（每5年左右需更换专用蓄电池，约需1 500元）。

②流动牧民的推荐太阳能发电系统模式为：太阳能电池板组件80-100W；太阳能发电专用蓄电池100-130Ah。目前总投资约2 500元/套为宜（每5年左右需更换专用蓄电池，约需1 000元）。

4 对藏区牧民太阳能发电系统运行维护的几点建议

4.1针对牧民的太阳能发电系统补助与建设，有必要区分其是定居使用还是放牧流动使用，这样可以合理投资，避免浪费。

4.2普通铅酸蓄电池并不适合太阳能光伏发电系统，即便使用，也需约1个月活化1次（活化方法为使用一个约5欧姆左右的陶瓷电阻，直接用导线接于蓄电池两极之间，放电约15min即可），建议使用太阳能发电专用蓄电池。

4.3牧区太阳能电池板组件中的个别硅晶片在牧民迁移放牧的过程中容易损坏，且专用蓄电池需要定期更换，故建议牧区至少以县为单位，设立专门的太阳能光伏发电组件维修、蓄电池保养维护机构，减小牧民太阳能发电系统的使用成本。

4.4活性丧失的电池、废弃的光伏电池板应该全部回收利用，牧区应建立强有力的机制，避免因为户用光伏发电系统的使用给牧场造成的重金属污染。

甘南地区太阳能户用光伏系统的使用给农牧民创造了脱贫致富的条件，有效地改善了民生，深入研究农牧民的生产生活与光伏系统之间的配套关系，优化牧区的户用光伏系统配置模式并大力推广，无疑将为建设美丽甘南，深入推进社会主义新农村建设注入更深内涵。

［1］中 国 甘 南 网［EB/OL］.http：//www.gannancn.cn/index.php？59-37347.htm l，2015.4.15.

［2］赵小明.对甘南州建设社会主义新农村的思考［J］.甘肃科技纵横，2009，38（4）：7-8.

［3］腾讯新闻网［EB/OL］.http：//news.qq.com/a/20100202/001188.htm，2015.4.15.

［4］中国甘肃网［EB/OL］.http：//www.gscn.com.cn/province/system/2015/03/02/010932076.shtml，2015.4.15.