我国西北部地区户用风光互补产品及技术研究

任守红 武冬梅 曹玉龙

（1内蒙古工业大学土木工程学院 内蒙古呼和浩特 010051 2内蒙古建筑职业技术学院市政与路桥工程学院 内蒙古呼和浩特 010070

3呼和浩特市草原河山能源开发有限责任公司 内蒙古呼和浩特 010051）

1 研究背景

1.1 水资源

我国西、北部干旱少雨地区水资源的开发与节水利用是本系列产品的广阔市场。众所周知，水是人类生存和发展的生命线，也是农业和整个经济建设的生命线。然而，我国的西北部地区是干旱少雨地区，江河和淡水湖泊也不多，地上水资源十分缺乏。严重影响这些地区生态环境建设和人民生产与生活。

但是经过中国《西北特别找水计划》的勘查证实，我国的西部、北部干旱地区，存在着丰富的地下水源。目前已经找到的水源地和富水地段50余处，初步测定地下水每年可开采量已达10亿m3以上，相当于10座大型水库。

同时，这些地区太阳能资源十分丰富，有些地区可利用的风能资源也很丰富，利用风能、太阳能开采和利用极其宝贵的地下水，是大有可为的。

1.2 取暖需要

我过西北部地区散居偏僻地方的农、牧区有上百万户居民，其生活取暖及棚圈取暖一直缺乏正规、可靠、先进的方式，更谈不上新能源在取暖上的应用。而农、牧区户用风光互补发电提水取暖系统将会较明显地提升居民的生活质量和生产效率。

草原散居的牧民冬季接羔的成活率主要取决于棚圈温度，利用电力取代原始落后的取暖方式为棚圈取暖将会明显提升畜牧业生产经营效率。

2 能源方式比较

2.1 网电资源

我国西部、北部地区，地广人稀，居住分散，而且每户的用电量又不大，因而造成电网建设造价高，电网损耗大。例如内蒙古锡林郭勒盟草原上电网架设一公里，平均造价达5－7万元，高于风能发电的造价、也远远超过了居民的经济承受能力，而且电网电能的损耗高于用户的实际用电量，因此这些地区使用网电是极不经济的，几乎是不可能的。

2.2 油类资源

使用柴油、汽油发电虽然一次性投资小，但柴（汽）油需要不断消耗，运输成本很高，石油又大幅度涨价。而且发电机需要不断维护和保养，这是农牧民自身的技术条件难以达到的。另外维修费的逐年增加，使其使用成本越来越高。

3 市场需求

3.1 国内市场

我国目前仍然有2.8万个村、700万户、约3000万农村人口需要解决用电问题，而其中400万户需要用风电、太阳能解决用电问题。仅以其中50%的无电村需要用风电、太阳能解水资源开发利用，这一市场至少有万台以上。内蒙古的牧民有22万户，以其中1/3的牧民需要用风电、太阳能解水资源开发利用，灌溉牧场，仅这一市场至少有十万台以上。况且已经利用风能、太阳能用电的地区，今后必将需要解决用电量的扩大，才可能持续发展，可见市场巨大。

3.2 国际市场

由于国内的户用风光互补发电提水取暖系统性能价格比很高、技术先进，产品预计售价为4.5-5.0万元/套，约为国外市场同类产品售价的50%～60%，我们国内的价格远远低于国外产品的价格，出口前景很好。

4 产品优势

4.1 技术优势

系统采用通用型三相异步电动机拖动的潜水电泵，提水系统采用市场上最常用的由三相异步电动机拖动的潜水电泵，无需制造特殊潜水电泵，造价低，维修方便，进一步降低系统成本。

本户用风光互补发电提水取暖系统属国内首创，具有较先进的技术水平，具有很强的实用价值。而且还可以在配备蓄电池和逆变器后为用户供电。

4.2 用途优势

本产品的主要用途是利用风能和太阳能提水、取暖。提水功能侧重于散居地区适用于高扬程提水，亦适用于大流量灌溉提水，还可用于村落集体用水等，满足各种不同需求。

牧区户用风光互补发电提水取暖系统在既有地下水或地表水，又有可利用的风能、太阳能资源的无电草原、山区、海岛上具有广阔的发展前景，是建设生态农、牧、渔业的低成本绿色能源。

甚至在我国东南沿海地区，风能、太阳能资源也很丰富，利用风光互补提水系统提水、海水淡化、海鲜产品制冷加工、海水养殖都是本产品潜在市场。

偏远的农、牧户居住分散，网电难以覆盖。多年来牧民人畜饮水多数以手压井或柴油发电机提水。而牲畜饮水又是畜牧业生产经营活动中的重要部分，几乎占用了农、牧民一天中三分之一的劳作时间。因此，高效提水方式将是现代畜牧业建设的重点内容之一。

4.3 经济优势

系统造价低，风光互补发发电提水系统，其造价与同功率光伏水泵系统相比，成本可降低30-50%，风资源越好，造价越低。

由于通用性强，使本系统设备购置费低，运行成本低、利用率高，用途广泛，该系统可在额定功率范围内大大降低一次性投资。还可以实现滴灌、微灌。

5 产品构成

本产品由3kW 风力发电机、1kW 太阳电池方阵、48V/200AH蓄电池组、可编程控制器（PLC）、3kW 逆变控制器、1kW 三相交流水泵、3kW发热器等组成。

驱动负载包括家用电器、水泵和发热器。

通过智能控制器，可实现带动家用电器、提水、取暖三种不同用途的自由切换。

自2000年起，内蒙古自治区草原勘察规划院、呼和浩特市草原河山能源开发有限责任公司、内蒙古国飞新能源有限公司就以技术研发推广为核心组成了科研生产联合体，在内蒙古的牧区进行了示范推广，主要机型包括机械式风车、2kW风力发电提水取暖机、1kW光伏提水系统、及1.5kW风光互补发电提水系统。试运行状况良好。系统的提水扬程、流量、蓄水量均达到设计值，自动化程序控制也达到设计要求。