西藏無電地區離網光伏電站應用現狀及建議

王俊樂

（西藏自治區能源研究示范中心，西藏 拉薩 850000）

0 引言

西藏地處“世界屋脊”，許多地區平均海拔超過3000米。太陽能資源豐富，空氣稀薄，透明度好，年日照時間大部分地區為3000小時以上，年太陽能輻射均達6000～8000 兆焦／平方米。西藏的日照時數也是全國的高值中心，為中國東部沿海地區的1.5～2倍，地域上自東向西遞增形勢分布，年變化呈峰型，直接輻射占總輻射比例全年的56%～78%，夏季可達71%～88%，資源優勢明顯[1]。

表1 西藏自治區太陽能資源統計表

西藏地廣人稀，電力設施建設相對落后，電力發展水平緩慢，特別是西藏無電地區，由于電網無法覆蓋，農牧民的用電問題突出。自20世紀80年代起，西藏自治區黨委和政府把農牧區能源基礎建設作為改善民生的一項重要工作來抓，在中央的特殊關懷和自治區的大力支持幫助下，綜合考慮東中西部各縣地理位置、自然環境、人口分布等綜合因素，分別采取藏中電網、小型水電、光伏電站和戶用系統等方式，以解決農牧區用電問題。

西藏的太陽能光伏的利用，從經濟性和實用性考慮，通常采用兩種做法：一是對居住比較集中縣、鄉（鎮）和村落（原則上是集中居住的農牧民在20 戶以上），一般采用離網光伏電站集中供電；二是對農牧民居住分散的區域（20戶以下），通常采用離網光伏電站逐戶解決[2]。

本文將以離網型光伏電站在西藏應用現狀進行探討，并提出其在推廣應用中面臨的問題以及解決問題的幾點建議。

1 西藏離網光伏電站的推廣現狀

1.1 離網光伏電站原理及構成

離網光伏電站主要由太陽能組件，離網控制器，離網逆變器，蓄能系統等主要設備組成。白天時，太陽組件在太陽光的照射下產生電流；離網控制器把控制電流給蓄能系統充電，同時，離網逆變器把直流電逆變成交流電為負載側供電。夜晚時，儲能蓄電池組中電量通過離網逆變器為負載側供電。蓄能系統對整個系統起到調節電量、穩定輸出的作用，同時，在保障負載日常用電的同時，也能保證連續兩天陰雨天時的正常用電[3]。離網光伏電站原理及構成如圖1所示。

圖1 離網光伏電站原理及構成

1.2 離網光伏電站在西藏的推廣情況

21 世紀以來，在黨中央、國務院的高度重視和西藏自治區黨委政府的領導下，西藏自治區的能源問題有了較大的改善，特別在解決無電地區的農牧民用電問題上，在新能源利用特別是太陽能利用方面取得了可喜的成績，為廣大農牧民解決了生活照明和一部分用能等問題，并為保護西藏高原地區生態環境，開發清潔能源作出了貢獻。

在離網光伏電站的推廣方面，從20 世紀90 年代初開始，西藏陸續開展了一些推廣和示范工作，先后實施了“西藏光明工程先導項目”“科學之光計劃”“送電到鄉”“金太陽工程”等項目，包括國際援藏項目，基本解決了無電地區人口的用電問題。

離網光伏電站容量從開始的1千瓦到目前應用的上百千瓦，跨越了短短20年的時間。從當初的解決基本照明用電問題，到如今能解決農牧的基本生活用電問題，離網光伏電站的容量的升級，也從另一個方面反映了科技進步，農牧民生活水平和需求的提高。在西藏建設的離網光伏電站多以小型光伏電站（1 千瓦至100千瓦不等）和風光互補型離網光伏電站為主，基本只是滿足無電鄉村的日常生活用能的需要。

近年來，西藏全區實現了跨躍式的發展。隨著人民生活水平的不斷提高，離網光伏電站從原來只滿足基本照明用電過渡到滿足生活用電，離網光伏電站也從過去只能解決照明問題，到現在可以看電視、播放DVD、用打茶機、用電腦等，性能更加優越，功能更加全面，已經能夠滿足農牧民洗衣機、冰箱等大功率用電器的需求。

據不完全統計，從20 世紀90 年代初至今，在西藏地區推廣示范不同種類規格的離網光伏電站745 座（含修復升級），總裝機容量達20.77 兆瓦。近年來，隨著“無電地區電力建設光伏工程”在內的多項惠民工程在西藏七個地市的實施，基本實現了西藏無電人口全覆蓋，詳見表2。

表2 西藏歷年離網光伏電站推廣應用統計表

表2 （續）

1.3 離網光伏電站在西藏面臨的問題

離網光伏電站在西藏的應用，為當地經濟的發展和人們生活的改善作出了貢獻，但也面臨一系列的問題。隨著農牧民生活水平的提高和需求的升級，原有離網光伏電站的設計和容量已經不能滿足人民群眾的生活用能需要。隨著時間的推移，部分設備的老化，目前運行的近800座離網光伏電站中，少數電站帶故障運行，缺乏應有的維護。

1.3.1 設備和線路老化嚴重。各光伏電站建成年限長，特別是有些電站在21 世紀初新建，有些光伏組件甚至在20世紀90年代采購，設備和線路老化嚴重，有些組件和線路損壞較多，光伏組件轉換效率逐年降低，對蓄電池充電效果不如以前，蓄電池蓄電能力不斷減弱。同時，離網光伏電站大多建設在西藏無電邊遠地區，當地海拔多在4000m 以上，有些地區極端低溫達到-40℃以下。嚴酷的高原氣候導致離網光伏電站元器件、儲能設備損壞情況時有發生，嚴重影響了供電效果。

1.3.2 光伏電站裝機容量無法滿足實際需求。近年來，隨著西藏小康社會進程的加快推進，廣大農牧民群眾對電力普遍服務的剛性需求越來越大。原有離網光伏電站裝機容量不大，大多從2千瓦至65千瓦不等。原有的設計多數是為了滿足當地基本的照明用電需要。比如阿里地區噶爾縣的典角村離網光伏電站，裝機容量僅10 千瓦，無法滿足農牧民生活用電需要。同時，鄉級離網光伏電站由于鄉政府辦公條件的改善，如電腦、打印機、遠程辦公系統的增加使辦公用電增加，另一方面鄉、鎮政府干部職工人員增加較多，致使鄉、鎮政府生活用電量遠遠超過比電站設計標準。

1.3.3 專業技術人員匱乏，維護維修間隔時間過長。離網光伏電站大多位于西藏邊遠無電地區，所在地理位置均較為偏遠，客觀因素造成后期維護巡檢時間過長，有的電站因惡劣的自然環境，定期維護保養時間甚至從3 個月延長到半年。維護間隔時間上的延長，客觀上造成了設備故障運行。同時，無電地區所在的鄉鎮的離網電站均有指定人員維護運行，但缺乏熟悉設備的技術人員，不能準確掌握設備損壞情況，不能及時發現問題和合理處置，造成故障設備不能及時維修。

2 建議和結論

為了更好地利用離網光伏電站，造福西藏無電地區的人民群眾，還需從以下方面加強：

2.1 建立光伏電站長效運維機制，強化運維管理

鑒于西藏無電地區所在的縣鄉村缺乏專業運行管理和維護人員，為確保縣鄉村光伏電站長期安全穩定運行，建議建立多渠道、多層次的培訓和運維機制，發揮技術人員、鄉村干部、駐村工作隊、科技特派員的作用，進行離網光伏電站進行定期檢修，并對相關人員進行培訓，承擔光伏電站日常維護工作。

2.2 強化科研攻關，建立產品高原檢測體系

依托西藏的專業研究機構和電力從業人員，對西藏高寒高海拔地區的離網光伏電站的元器件，特別是蓄電池等產品進行質量檢測，建立成體系的西藏高寒高海拔地區的離網光伏電站標準，明確主要元器件的準入門檻和技術條件，健全高原地區質量檢測體系，推動開始遠程監控技術，確保產品在高原長期穩定運行。

2.3 擴大電網覆蓋范圍，對鄉鎮、村級光伏電站擴容

目前藏中電網的覆蓋越來越廣，原有無電地區的人民群眾也納入供電范圍，但還有少數無電地區沒有被電網覆蓋。如阿里地區北部、那曲市北部的少數鄉鎮。應加快無電地區電力建設的進度，加大農村電網建設力度。同時對短期不能電網覆蓋的鄉鎮、村級光伏電站進行擴容，建議將鄉鎮級光伏電站規模擴容至100KW以上，村級光伏電站擴容至50KW以上。