我國西北部地區戶用風光互補產品及技術研究

任守紅 武冬梅 曹玉龍

（1內蒙古工業大學土木工程學院 內蒙古呼和浩特 010051 2內蒙古建筑職業技術學院市政與路橋工程學院 內蒙古呼和浩特 010070

3呼和浩特市草原河山能源開發有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010051）

1 研究背景

1.1 水資源

我國西、北部干旱少雨地區水資源的開發與節水利用是本系列產品的廣闊市場。眾所周知，水是人類生存和發展的生命線，也是農業和整個經濟建設的生命線。然而，我國的西北部地區是干旱少雨地區，江河和淡水湖泊也不多，地上水資源十分缺乏。嚴重影響這些地區生態環境建設和人民生產與生活。

但是經過中國《西北特別找水計劃》的勘查證實，我國的西部、北部干旱地區，存在著豐富的地下水源。目前已經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10億m3以上，相當于10座大型水庫。

同時，這些地區太陽能資源十分豐富，有些地區可利用的風能資源也很豐富，利用風能、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

我過西北部地區散居偏僻地方的農、牧區有上百萬戶居民，其生活取暖及棚圈取暖一直缺乏正規、可靠、先進的方式，更談不上新能源在取暖上的應用。而農、牧區戶用風光互補發電提水取暖系統將會較明顯地提升居民的生活質量和生產效率。

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生產經營效率。

2 能源方式比較

2.1 網電資源

我國西部、北部地區，地廣人稀，居住分散，而且每戶的用電量又不大，因而造成電網建設造價高，電網損耗大。例如內蒙古錫林郭勒盟草原上電網架設一公里，平均造價達5－7萬元，高于風能發電的造價、也遠遠超過了居民的經濟承受能力，而且電網電能的損耗高于用戶的實際用電量，因此這些地區使用網電是極不經濟的，幾乎是不可能的。

2.2 油類資源

使用柴油、汽油發電雖然一次性投資小，但柴（汽）油需要不斷消耗，運輸成本很高，石油又大幅度漲價。而且發電機需要不斷維護和保養，這是農牧民自身的技術條件難以達到的。另外維修費的逐年增加，使其使用成本越來越高。

3 市場需求

3.1 國內市場

我國目前仍然有2.8萬個村、700萬戶、約3000萬農村人口需要解決用電問題，而其中400萬戶需要用風電、太陽能解決用電問題。僅以其中50%的無電村需要用風電、太陽能解水資源開發利用，這一市場至少有萬臺以上。內蒙古的牧民有22萬戶，以其中1/3的牧民需要用風電、太陽能解水資源開發利用，灌溉牧場，僅這一市場至少有十萬臺以上。況且已經利用風能、太陽能用電的地區，今后必將需要解決用電量的擴大，才可能持續發展，可見市場巨大。

3.2 國際市場

由于國內的戶用風光互補發電提水取暖系統性能價格比很高、技術先進，產品預計售價為4.5-5.0萬元/套，約為國外市場同類產品售價的50%～60%，我們國內的價格遠遠低于國外產品的價格，出口前景很好。

4 產品優勢

4.1 技術優勢

系統采用通用型三相異步電動機拖動的潛水電泵，提水系統采用市場上最常用的由三相異步電動機拖動的潛水電泵，無需制造特殊潛水電泵，造價低，維修方便，進一步降低系統成本。

本戶用風光互補發電提水取暖系統屬國內首創，具有較先進的技術水平，具有很強的實用價值。而且還可以在配備蓄電池和逆變器后為用戶供電。

4.2 用途優勢

本產品的主要用途是利用風能和太陽能提水、取暖。提水功能側重于散居地區適用于高揚程提水，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。

牧區戶用風光互補發電提水取暖系統在既有地下水或地表水，又有可利用的風能、太陽能資源的無電草原、山區、海島上具有廣闊的發展前景，是建設生態農、牧、漁業的低成本綠色能源。

甚至在我國東南沿海地區，風能、太陽能資源也很豐富，利用風光互補提水系統提水、海水淡化、海鮮產品制冷加工、海水養殖都是本產品潛在市場。

偏遠的農、牧戶居住分散，網電難以覆蓋。多年來牧民人畜飲水多數以手壓井或柴油發電機提水。而牲畜飲水又是畜牧業生產經營活動中的重要部分，幾乎占用了農、牧民一天中三分之一的勞作時間。因此，高效提水方式將是現代畜牧業建設的重點內容之一。

4.3 經濟優勢

系統造價低，風光互補發發電提水系統，其造價與同功率光伏水泵系統相比，成本可降低30-50%，風資源越好，造價越低。

由于通用性強，使本系統設備購置費低，運行成本低、利用率高，用途廣泛，該系統可在額定功率范圍內大大降低一次性投資。還可以實現滴灌、微灌。

5 產品構成

本產品由3kW 風力發電機、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發熱器等組成。

驅動負載包括家用電器、水泵和發熱器。

通過智能控制器，可實現帶動家用電器、提水、取暖三種不同用途的自由切換。

自2000年起，內蒙古自治區草原勘察規劃院、呼和浩特市草原河山能源開發有限責任公司、內蒙古國飛新能源有限公司就以技術研發推廣為核心組成了科研生產聯合體，在內蒙古的牧區進行了示范推廣，主要機型包括機械式風車、2kW風力發電提水取暖機、1kW光伏提水系統、及1.5kW風光互補發電提水系統。試運行狀況良好。系統的提水揚程、流量、蓄水量均達到設計值，自動化程序控制也達到設計要求。