王俊樂

（西藏自治區(qū)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(qū)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(shí)間大部分地區(qū)為3000小時(shí)以上，年太陽能輻射均達(dá)6000～8000 兆焦／平方米。西藏的日照時(shí)數(shù)也是全國(guó)的高值中心，為中國(guó)東部沿海地區(qū)的1.5～2倍，地域上自東向西遞增形勢(shì)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(dá)71%～88%，資源優(yōu)勢(shì)明顯[1]。

表1 西藏自治區(qū)太陽能資源統(tǒng)計(jì)表

西藏地廣人稀，電力設(shè)施建設(shè)相對(duì)落后，電力發(fā)展水平緩慢，特別是西藏?zé)o電地區(qū)，由于電網(wǎng)無法覆蓋，農(nóng)牧民的用電問題突出。自20世紀(jì)80年代起，西藏自治區(qū)黨委和政府把農(nóng)牧區(qū)能源基礎(chǔ)建設(shè)作為改善民生的一項(xiàng)重要工作來抓，在中央的特殊關(guān)懷和自治區(qū)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(huán)境、人口分布等綜合因素，分別采取藏中電網(wǎng)、小型水電、光伏電站和戶用系統(tǒng)等方式，以解決農(nóng)牧區(qū)用電問題。

西藏的太陽能光伏的利用，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性考慮，通常采用兩種做法：一是對(duì)居住比較集中縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）和村落（原則上是集中居住的農(nóng)牧民在20 戶以上），一般采用離網(wǎng)光伏電站集中供電；二是對(duì)農(nóng)牧民居住分散的區(qū)域（20戶以下），通常采用離網(wǎng)光伏電站逐戶解決[2]。

本文將以離網(wǎng)型光伏電站在西藏應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行探討，并提出其在推廣應(yīng)用中面臨的問題以及解決問題的幾點(diǎn)建議。

1 西藏離網(wǎng)光伏電站的推廣現(xiàn)狀

1.1 離網(wǎng)光伏電站原理及構(gòu)成

離網(wǎng)光伏電站主要由太陽能組件，離網(wǎng)控制器，離網(wǎng)逆變器，蓄能系統(tǒng)等主要設(shè)備組成。白天時(shí)，太陽組件在太陽光的照射下產(chǎn)生電流；離網(wǎng)控制器把控制電流給蓄能系統(tǒng)充電，同時(shí)，離網(wǎng)逆變器把直流電逆變成交流電為負(fù)載側(cè)供電。夜晚時(shí)，儲(chǔ)能蓄電池組中電量通過離網(wǎng)逆變器為負(fù)載側(cè)供電。蓄能系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用，同時(shí)，在保障負(fù)載日常用電的同時(shí)，也能保證連續(xù)兩天陰雨天時(shí)的正常用電[3]。離網(wǎng)光伏電站原理及構(gòu)成如圖1所示。

圖1 離網(wǎng)光伏電站原理及構(gòu)成

1.2 離網(wǎng)光伏電站在西藏的推廣情況

21 世紀(jì)以來，在黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視和西藏自治區(qū)黨委政府的領(lǐng)導(dǎo)下，西藏自治區(qū)的能源問題有了較大的改善，特別在解決無電地區(qū)的農(nóng)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(jī)，為廣大農(nóng)牧民解決了生活照明和一部分用能等問題，并為保護(hù)西藏高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境，開發(fā)清潔能源作出了貢獻(xiàn)。

在離網(wǎng)光伏電站的推廣方面，從20 世紀(jì)90 年代初開始，西藏陸續(xù)開展了一些推廣和示范工作，先后實(shí)施了“西藏光明工程先導(dǎo)項(xiàng)目”“科學(xué)之光計(jì)劃”“送電到鄉(xiāng)”“金太陽工程”等項(xiàng)目，包括國(guó)際援藏項(xiàng)目，基本解決了無電地區(qū)人口的用電問題。

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

近年來，西藏全區(qū)實(shí)現(xiàn)了跨躍式的發(fā)展。隨著人民生活水平的不斷提高，離網(wǎng)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(wǎng)光伏電站也從過去只能解決照明問題，到現(xiàn)在可以看電視、播放DVD、用打茶機(jī)、用電腦等，性能更加優(yōu)越，功能更加全面，已經(jīng)能夠滿足農(nóng)牧民洗衣機(jī)、冰箱等大功率用電器的需求。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從20 世紀(jì)90 年代初至今，在西藏地區(qū)推廣示范不同種類規(guī)格的離網(wǎng)光伏電站745 座（含修復(fù)升級(jí)），總裝機(jī)容量達(dá)20.77 兆瓦。近年來，隨著“無電地區(qū)電力建設(shè)光伏工程”在內(nèi)的多項(xiàng)惠民工程在西藏七個(gè)地市的實(shí)施，基本實(shí)現(xiàn)了西藏?zé)o電人口全覆蓋，詳見表2。

表2 西藏歷年離網(wǎng)光伏電站推廣應(yīng)用統(tǒng)計(jì)表

表2 （續(xù)）

1.3 離網(wǎng)光伏電站在西藏面臨的問題

離網(wǎng)光伏電站在西藏的應(yīng)用，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活的改善作出了貢獻(xiàn)，但也面臨一系列的問題。隨著農(nóng)牧民生活水平的提高和需求的升級(jí)，原有離網(wǎng)光伏電站的設(shè)計(jì)和容量已經(jīng)不能滿足人民群眾的生活用能需要。隨著時(shí)間的推移，部分設(shè)備的老化，目前運(yùn)行的近800座離網(wǎng)光伏電站中，少數(shù)電站帶故障運(yùn)行，缺乏應(yīng)有的維護(hù)。

1.3.1 設(shè)備和線路老化嚴(yán)重。各光伏電站建成年限長(zhǎng)，特別是有些電站在21 世紀(jì)初新建，有些光伏組件甚至在20世紀(jì)90年代采購(gòu)，設(shè)備和線路老化嚴(yán)重，有些組件和線路損壞較多，光伏組件轉(zhuǎn)換效率逐年降低，對(duì)蓄電池充電效果不如以前，蓄電池蓄電能力不斷減弱。同時(shí)，離網(wǎng)光伏電站大多建設(shè)在西藏?zé)o電邊遠(yuǎn)地區(qū)，當(dāng)?shù)睾０味嘣?000m 以上，有些地區(qū)極端低溫達(dá)到-40℃以下。嚴(yán)酷的高原氣候?qū)е码x網(wǎng)光伏電站元器件、儲(chǔ)能設(shè)備損壞情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了供電效果。

1.3.2 光伏電站裝機(jī)容量無法滿足實(shí)際需求。近年來，隨著西藏小康社會(huì)進(jìn)程的加快推進(jìn)，廣大農(nóng)牧民群眾對(duì)電力普遍服務(wù)的剛性需求越來越大。原有離網(wǎng)光伏電站裝機(jī)容量不大，大多從2千瓦至65千瓦不等。原有的設(shè)計(jì)多數(shù)是為了滿足當(dāng)?shù)鼗镜恼彰饔秒娦枰?。比如阿里地區(qū)噶爾縣的典角村離網(wǎng)光伏電站，裝機(jī)容量?jī)H10 千瓦，無法滿足農(nóng)牧民生活用電需要。同時(shí)，鄉(xiāng)級(jí)離網(wǎng)光伏電站由于鄉(xiāng)政府辦公條件的改善，如電腦、打印機(jī)、遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)的增加使辦公用電增加，另一方面鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府干部職工人員增加較多，致使鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府生活用電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過比電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 專業(yè)技術(shù)人員匱乏，維護(hù)維修間隔時(shí)間過長(zhǎng)。離網(wǎng)光伏電站大多位于西藏邊遠(yuǎn)無電地區(qū)，所在地理位置均較為偏遠(yuǎn)，客觀因素造成后期維護(hù)巡檢時(shí)間過長(zhǎng)，有的電站因惡劣的自然環(huán)境，定期維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間甚至從3 個(gè)月延長(zhǎng)到半年。維護(hù)間隔時(shí)間上的延長(zhǎng)，客觀上造成了設(shè)備故障運(yùn)行。同時(shí)，無電地區(qū)所在的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的離網(wǎng)電站均有指定人員維護(hù)運(yùn)行，但缺乏熟悉設(shè)備的技術(shù)人員，不能準(zhǔn)確掌握設(shè)備損壞情況，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和合理處置，造成故障設(shè)備不能及時(shí)維修。

2 建議和結(jié)論

為了更好地利用離網(wǎng)光伏電站，造福西藏?zé)o電地區(qū)的人民群眾，還需從以下方面加強(qiáng)：

2.1 建立光伏電站長(zhǎng)效運(yùn)維機(jī)制，強(qiáng)化運(yùn)維管理

鑒于西藏?zé)o電地區(qū)所在的縣鄉(xiāng)村缺乏專業(yè)運(yùn)行管理和維護(hù)人員，為確保縣鄉(xiāng)村光伏電站長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，建議建立多渠道、多層次的培訓(xùn)和運(yùn)維機(jī)制，發(fā)揮技術(shù)人員、鄉(xiāng)村干部、駐村工作隊(duì)、科技特派員的作用，進(jìn)行離網(wǎng)光伏電站進(jìn)行定期檢修，并對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，承擔(dān)光伏電站日常維護(hù)工作。

2.2 強(qiáng)化科研攻關(guān)，建立產(chǎn)品高原檢測(cè)體系

依托西藏的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)和電力從業(yè)人員，對(duì)西藏高寒高海拔地區(qū)的離網(wǎng)光伏電站的元器件，特別是蓄電池等產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，建立成體系的西藏高寒高海拔地區(qū)的離網(wǎng)光伏電站標(biāo)準(zhǔn)，明確主要元器件的準(zhǔn)入門檻和技術(shù)條件，健全高原地區(qū)質(zhì)量檢測(cè)體系，推動(dòng)開始遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，確保產(chǎn)品在高原長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 擴(kuò)大電網(wǎng)覆蓋范圍，對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村級(jí)光伏電站擴(kuò)容

目前藏中電網(wǎng)的覆蓋越來越廣，原有無電地區(qū)的人民群眾也納入供電范圍，但還有少數(shù)無電地區(qū)沒有被電網(wǎng)覆蓋。如阿里地區(qū)北部、那曲市北部的少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。應(yīng)加快無電地區(qū)電力建設(shè)的進(jìn)度，加大農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)力度。同時(shí)對(duì)短期不能電網(wǎng)覆蓋的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村級(jí)光伏電站進(jìn)行擴(kuò)容，建議將鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)光伏電站規(guī)模擴(kuò)容至100KW以上，村級(jí)光伏電站擴(kuò)容至50KW以上。