富源县农村太阳能发展现状及存在问题研究.docx

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富源县农村太阳能发展现状及存在问题研究

富源县农村太阳能发展现状及存在问题研究

云南农业大学机电工程学院毕业论文

富源县农村太阳能发展现状及存在问题研究

王天其

云南农业大学机电工程学院，昆明黑龙潭650201

摘要

我通过分析富源县现在太阳能发展情况和现在存在的问题，并对数据进行分析，从而根据数据来规划未来的发展方向，何为环境保护提供数据支持；到富源县了解目前太阳能的利用方式、利用率以及存在的问题并把其装换为标准煤，了解太阳能在富源县的能源结构中的地位；富源县在国家的政策支持下，太阳能能热水器迅速发展，到2017年已经在全县安装了110266台转，每年太阳能热水器利用的太阳能换为标准煤则达到6285.2吨；太阳能的开发与利用顺应农村群众使用清洁能源要求，太阳能在富源县农村的使用对改善群众生生活条件及生态环境具有巨大的意义。

关键词：

富源县；农村；太阳能；节能减排；标准煤；清洁能源；

CurrentStatusandtheProblemsofSolarEnergyinFuyuanRuralArea

WangTianQi

FacultyofEngineeringandTechnologyYunanAgriculturalUniversity，HeilongtanKunming650201

ABSTRACT

IbyanalyzingFuYuanCountynowsolarenergydevelopmentsituationandtheexistingproblems,andnowandanalyzethedata,andaccordingtothedatatoplanforthefuturedevelopmentdirection,whatistheenvironmentalprotectiontoprovidedatasupport;ToFuYuanCountyunderstandingatpresent,theutilizationofsolarenergyutilizationwayandtheexistingproblemsandputitinforofstandardcoal,tounderstandthestatusofsolarenergyinenergystructureofFuYuanCounty;FuYuanCountyundernationalpolicysupport,thesolarenergywaterheatercanrapiddevelopment,by2017,110266unitshavebeeninstalledinthecounty,everyyearthesolarwaterheaterutilizationofsolarenergychangeis6285.2tonsofstandardcoal;Solarenergydevelopmentandutilizationofadapttotheruralmassestousecleanenergyrequirements,theuseofsolarenergyinruralFuYuanCountyrawtoimprovethelivingconditionsandecologicalenvironmenthasgreatsignificance.

Keywords:

Fuyuan;thecountryside;Solarenergy;Energyconservationandemissionsreduction;Standardcoal.Cleanenergy;

FacultyofEngineeringandTechnologyYunanAgriculturalUniversity

富源县农村太阳能发展现状及存在问题研究

1前言

1.1太阳能特点

太阳是一个巨大的能源,但又是一个非常分散的低级能源，太阳的辐射量还随时间、地点、天气而变化，太阳能的这种分散性和间断性,利用极大困难[1]。

太阳能是一种不会枯竭的新型清洁能源，是与我现在国经济现状相适应的一种新型能源。

因此，在我国得到了大力推广和广泛利用。

随着新型农村建设的深入，普通老百姓的消费结构就会带动能源消费要求提高，面对环境的污染、生态被破坏的现状，开发新技术，发展新能源就成为必然选择，太阳能热水器在我国农村的发展具有广阔的发展空间，应用潜力还有待开发，具有相当大的开发价值。

我国是一个农业大国，农村生态环境不容乐观，环境污染、生态破坏等问题依然存在，阻碍了新农村建设及经济的发展，所以必须改变思路，引用新能源、新方法[2]。

实现新农村的生态文明建设，太阳能是公认的清洁能源，太阳能具有

图12008-2010年全国太阳能发展趋势

不会枯竭的特性。

如果将此技术应用于农村发展建设当中，如农村能源项目发展太阳能热水器、太阳灶、小型光伏发电，不仅有效地改善了农村生活环境，解决了部分农户的生活用能问题，更是使农业发展走上低碳环保的新道路，为中国和世界的能源格局打开新局面。

所以我们要合理的利用太阳能资源，形成规模效应，争取在国际市场上份额，充分发掘太阳能的价值。

2001～2008年，太阳能热水器在我国农村得到了广泛应用，由2001年的1319万m2增加到2008的4759万m2[3]，年均增长率约为25%；2007年农村的使用量将会达到全国总量的48%左右。

我国太阳能产业正农村正在迅速的发展着，使用面积还在继续增加。

虽然我国太阳能热水器产量继续以每年20%～30%的速度递增[4]，但户用比例只占到3%，与日本的20%和以色列的80%的使用率相差甚远。

 所以，我国的太阳能热水器还有广阔的发展空间，尤其对于占国土面积一半以上的广大农村地区应用潜力巨大[5]。

1.2太阳能在云南的分布

图21961-2010年云南省平均日照时数分布图

云南大部地区日照时间在2000h以上，云南年日照时数的变化表现出局地变化的差异性，大致表现为北部减少[6]。

云南日照时数最主要的分布类型具有整体性，容易出现一致偏多或者一致偏少,云南日照时间的变化与云南降水和温度的变化一致。

据云南省个气象站观测资料的显示，采用多种分析方法，分析了云南省50年以来的平均日照时数的地区变化特征[6]，同时按照时空上的分布特征显示，结果表明：

在3月份的日照时间达到最大，7月份则是最小的；云南大部份地区日照时间是在2000h以上[6]。

在空间分布是东边相对较多、西边则是相对较少、而北部比南部少。

云南日照时数河谷地区为中心向外减少的形状特征，其中心就包括金沙江流域的河谷和滇东以北地区等。

部分地区变化具有差异性及分散性是云南日照时数的特征，并以哀牢山为界，大致为向东北方向减少，向西南部方向逐渐增加的趋势，昆明及其以北地区日照时数减少最多，增加最大的区域位于腾冲、普洱，云南日照时数分布类型具有整体性的特征使得比较容易出现部分地区偏多，部分地区偏少的的现象[6]；第二种分布大致为两头多，中间少的分布。

日照时数和气候的基本形态分布具有相似性的特征，换而言之就是地区的日照和天晴数成正相关，每年都在慢慢下降，而在1985年则发生突变。

第二种分布特征，地理位置相关，每年都在慢慢的上升，而在1995年则发生突变。

总而言之，云南日照时间的变化与云南降水和温度的气候变化同步[7]。

富源县占有土面积为3251平方公里，隶属云南省曲靖市东部，是云南的东大门，和贵州盘县和兴义市相接，富源县西边是曲靖市接麒麟区，南边则是罗平县，北边是宣威市。

富源县地处东经103°58′~104°49′北纬25°~25°58′，富源县总人口在2012年时是79.46万，其中9.37万非农业人口，是总口总数的12.8%。

富源县还有许多的少数民族，其中包括回族，布依族，苗族，彝族，水族等，其人口就有7.18万人，约是全县人口的9.11%。

中山山地，峡谷地貌是富源县突出的地理特征，具有高山深谷，河流切割，岩石较多，坡陡河急平原稀少，河谷狭窄，山川河流由南向北发展，农民耕地分布分散等等的特点，最低海拔在1110米左右。

 富源县降水丰富四季温和，每年平均气温14℃左右，相对湿度比较大，雨热同季，干湿分明，光照热量条件较好，属于南温带山地季风湿润气候[8]，富源县的自然资源十分的丰富，因而有“八宝之乡”的美称，境内不仅矿藏资源资源丰富，太阳能、水能、动植物等天然能源更为丰富，非常适合太阳能的开发利用[9]。

1.3太阳能研究意义

新世纪全球三大问题之中就包括能源问题,中国也同样正面临着能源短缺危机和新能源开发不足的问题，在当前的生态环境形势下,我国经济必须走循环经济的道路[10]。

我国在从前的能源结构是以煤炭为主，由于煤炭的燃烧导致越来越严重的环境危机，制约了经济的发展。

粗放型的发展模式,使得中国依靠传统的能源，已不能承受资源衰竭造成的风险让中国的经济已经进入能源的瓶颈时期，鉴于此,需要在能源问题上寻找到一条新的出路,这就需要有多种新的能源转换和利用形态,建立多元的能源供应体系,减少污染排放,实现可持续发展[11]。

在其他的一些国家,大力的发展循环经济以得到最大的经济效益、环境效益和社会效益的同时付出最小的成本，其主要手段就有发展生态工业园区、企业和社会中的废弃物回收利用等等[12]。

我国政府面对新的国际形势应从以下两个方面入手,一是完善循环经济法规制度,二是建立绿色国民经济核算体系。

政府借鉴其他国家的经验,设计适合我国国情的法规制度。

新能源开发具有一定的公益性,政府应制定相关法律制度和行政政策,担起国家为公益担起的责任，大力促进保障新能源的开发利用[13]。

太阳能作为一种不会产生污染的清洁能源，随着经济的快速发展，环境的保护和能源的节约问题上越来越受到了政府的重视。

太阳能既是一种经济能源又是一种环保能源，还具有取之不尽的特点，使得在国家题注节约型发展道路后，太阳能与我国经济现状的采暖及供热方式相吻合的原因，太阳能在我国得到了大力推广和广泛利用，在民用建筑中应用最为普遍的就是利用太阳能来制备生活用热水，要求水温不高（55℃～60℃），因此被广泛采用[14]。

太阳能热水供应系统有两种方式，一是集中供应方式，适用于大方围的使用，如宾馆酒店等地方，集中在一起统一的设置，这种方式具有长期经济效益优势，二是独立供应方式，适用于小范围的建筑，操作简单易行。

只要太阳能在全国得到大量的发展，不仅有助于国家的经济建设，推动农村经济的发展，加快我国小康社会的脚步，促进社会主义可持续的经济的发展，更是减少温室气体的排放为世界的环境保护作出巨大的贡献。

通过分析富源县现在太阳能发展情况和现在存在的问题，并对数据进行分析，计算节能减排量，从而根据数据来规划未来的发展方向，何为环境保护提供数据支持。

2理论基础与研究方法

2.1研究背景

长期以来，为减小温室效应加快的脚步，世界上每个国都根据自己的具体情况采取了应对措施。

2009年11月25日温家宝主持召开国务院常务会议决定：

到2020年，我国单位GDP的CO2排放将比2005年下降40%～45%，并通过大力开发可再生能源等措施实现[15]。

太阳能等新能源的开发利用，能够对能源结构的优化、环境的保护和温室效应的改善都具有非常大的促进作用。

我国蕴藏着丰富的太阳能资源，每年陆地接收的总太阳辐射量，相当于24000亿t标煤[16]。

 特别是西藏、云南、青海、新疆、甘肃、宁夏及内蒙古等地区，近年来，我国太阳能资源利用越来越广泛，以太阳能热水器为例，2005年产量达1500万m2，预计到2020年，全国总集热面面积约达到3亿m2，其中农村使用量达1亿m2[17]。

根据许多研究显示，太阳能资源利用能有效的低燃煤的消耗，有节能减排作用，以改善我们长期没有注意的环境。

图3富源县县城航拍图

富源县就地出处于富源县云南省东部。

2001年时，富源县下共辖2个街道、9个镇1个民族乡:

中安街道、后所镇、墨红镇、大河镇、黄泥河镇、十八连山镇、老厂镇、营上镇、竹园镇、富村镇、古敢水族乡。

富源县是珠江上游的一个山区县降雨相对较多，属于季风湿润气候，自然水源十分的丰富，雨水量也十分的充沛，气候温和，每年平均气温14℃左右，雨热同季，干湿分明，空气湿度较大，光照条件也比较好[8]。

通过分析富源县现在太阳能发展情况和现在存在的问题，并对数据进行分析，计算节能减排量，从而根据数据来规划未来的发展方向，何为环境保护提供数据支持。

2.2太阳能在农村的应用方式

太阳能为农村人民的生活提供了许多的方便，太阳能热水器为人们的日常生活提供了生活用水节约许多的生活用煤，节约了生活支出，促进了经济的发展。

农村的建筑比较矮小独立，绝大多数的建筑都没有遮挡到太阳能，而且空间也比较大，非常符合太阳能的安装条件，而且太阳能使用也比较方便。

近几年国家对新农村的大力建设，全面推进农村自来水普及，让太阳能热水器便解决了用水问题，一个不贵的水泵就能直接解决了太阳能供水。

由此可见，我国农村自身有着明显的太阳能开发优势。

太阳能的利用分为两种方式，一是主动式的太阳能利用，就是使用机械装置收集太阳能收并储存起来，在我们需要使用太阳能的时候把收集的太阳能释放出了提供生活使用，这种太阳能的利用方式造价较高，但利用率也相对较高；二是被动式的太阳能利用方式，是使建筑自己能够吸收太阳能并储存下来，从而为生

图4太阳能热水器原理图

活提供热能的方式，这种方式成本较低，但是效率不高而且不稳定。

还有一种新兴的太阳房是的利用，是利用太阳能来满足居住着公暖、空调、照明等的一种系统的建筑设施。

一台太阳能热水器一年供应的生活热水，相当于214千克标准煤，为消费者节省近千元的能源支出，拿力诺瑞特太阳能热水器来说，使用寿命是15年，这期间就可节约费用近15000元[7]。

农村的居民住房空间利用率较低，而且又没有遮挡，和太阳能能的采暖条件相适应。

为了在未来人们的生活能够更加的舒适，节约下更多的能源我们要努力的做好太阳能的普及工作。

在小康社会的建设目标下，我们努力的建设新农村，多年来农村的自来水问题得到了改善，现在许多的农村家庭都连通了自来水，这让太阳能的热水器的使用更加的方便。

因此，我国太阳能还有很大的优势存在，特别是在农村，这个优势将推进太阳能的发展。

2.3太阳能研究理论方法

首先了解太阳能在国内外发展的状况，达到一个怎样的技术水平，其次通过对富源县太阳能的使用情况调查，找到其存在的问题然后寻找对应的解决措施。

然后到富源县进行实地考察，到太阳能用户家中具体了解找到目前太阳能的利用方式、利用率以及太阳能安装使用。

根据自己得到的关于富源县太阳能利用的相关数据，比如太阳能的使用情况、每年太阳能的新增数量、太阳能利用率等，换算出每年为农户节省的煤量。

根据中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会的统计数据，太阳能热水器有显著的节能效果，每平方米太阳能热水器年可替代标煤150～180kg，根据国家发展改革委员会《可再生能源中长期发展规划》中的数据，每平方米太阳能热水器年可替代标煤约133kg，而可再生能源发展“十一五”规划中的数据显示，每平方米太阳能热水器每年可替代标煤180kg[18]。

如果太阳能热水器按每平方米每年的利用的太阳能年替代标煤150kg计算，每吨标煤排放的CO以2.277为标准。

到2010年，我国农村太阳能热水器面积要达5000万m2，到2010年我国农村太阳能热水器面积可达8371.9万m2，可替代标煤1255.8万t/a，减排CO2为2859.5万t/a[19]。

3富源县太阳能的利用

3.1富源县在云南省光照情况

从图5中还可以看到，在太阳照射时数大范围增加或减少变化，也表现出部分地区变化的差异性和非同步性如：

曲靖北部的会泽，富源地区太阳照射情况出现增加趋势，普洱地区的太阳照射情况呈减少趋势，而大理北部则出现增加趋势。

图5云南年日照时数的变化趋势分布图

出现这种差异一方面可能与云南特殊的地形有关，云南山区面积占94%，而坝区仅占6%[6]；另一方面可能与全球变暖下极端气候事件增多有关，如一方面低温多云天气增加形成多云及雨日数增多造成日照减少，另一方面干旱少雨形成日照增加等[20]。

月份123456789101112

T-1.14.513.419.424.625.415.4533021141.2-1

H16.69118.44319.45120.45317.12418.45120.97417.91217.42716.75515.67415.613

而富源县处于的地方太阳能充足，我国太阳能的利用在技术上已经取得一些成就,但是想让太阳能得到全面的推广，我们还需要继续挖掘太阳能在我国农村的利用发展空间。

目前,富源县的太阳能利用,基本上还在是利用太阳能热水热器的家庭用水的加热利用为主的。

富源县的太阳能和风能的资源比较的丰富。

为表1富源地区太阳辐射及气候状况

此建议对富源地区,加大加快太阳能、风能等清洁能源的开发利用,不仅可以解决富源县经济较为落后问题,在追求可持续发展中还能保护环境，所以我建议在富源地区大力的开发使用太阳能从而促进富源县的经济发展。

充分利用好富源县地区的太阳能，为中国个能源结构改革作出一些贡献。

从表1中可以看出富源县地区一年中的气温相对较稳点，波动幅度不大，而且地处云贵高原，海拔高，使得富源县地区不仅太阳辐射强，平均辐射量高，而且四季温和，每年平均气温在14℃左右，雨热同季，干湿分明，气候相对稳定，非常适合太阳能的开发利用。

3.2富源县太阳能安装的影响因素

从下表可看出太阳能热水器的平均初投资为3774.8元，使用太阳能热水器后家庭节省开支平均85元/月，维修保养费用极少，几乎可以忽略，因此，其投资回收期为N=3774.8/85/12=3.7年。

这说明太阳能热水器虽然初投资较高，但回收期短，其经济性还是很可观的[15]。

表2太阳能热水器使用基本信息

平均使用人数/人5.8

平均集热器面积/m4.9

平均水箱大小/L195.9

平均初投资/元3774.8

平均维护费用/（元/年）4.3

平均已使用时间/年2.5

平均节省开支/（元/月85

平均初投资、政府财政补贴、平均维护费用、节省开支等是影响太阳能热水器的主要因素。

太阳能热水器投资具有一定的经济性，使用方便、经济，但也易受天气影响。

总的来说，影响太阳能热水器使用的最主要因素还是经济问题和政府的补贴，但在安装太阳能后的经济性还是比较高的。

使用的特点主要表现为方便、经济；但也存在易受天气影响、水温控制不佳等问题。

因此，要想在农村地区普及太阳能等可再生能源的利用，一方面需要企业加大研究力度，克服技术难题，降低生产成本，提高产品的效率；另一方面，政府要加大宣传，采取相应的财政补贴政策，提高农民使用的积极性[21]。

就是由于太阳能的方便和经济性，太阳能在农村得到大力的发展。

虽然太阳能热水器在农村的安装初期的投资相对大，但是在太阳能安装后的维护费用低，而且解决了家庭中的生活用水问题，节约了许多的生活用电或生活用煤。

这不仅只是改善了农民的生活条件，更是为农村的经济发展做出了巨大的贡献。

而富源县的的太阳能丰富，适合太阳能热水器的安装，并且富源县是属于国家级的贫困县，平度差距大。

政府为了促进全面经济的发展减小贫富差距，政府大力支持太阳能的发展，加大太阳能安装的财政补贴，使得富源县的太阳能在近几年太阳能发展迅速。

3.3富源县太阳能使用情况

3.3.1富源县全县太阳能的情况

表3富源县各镇太阳能安装数量（台）

时间地点2013前20132014201520162017年3月前

中安镇7241952296448213846724

大河镇6741751271231243504410

后所镇5911374210534112941291

墨红镇3511641294439422841194

营上镇4201164312434103401150

富村镇8211942346834913721124

黄泥河4641671272531412754141

古敢镇14241479484151281

竹园镇419861191228452641341

雨汪镇6871945274538413451671

总和5293147152549332026296123127

对于太阳能的利用方面，把家用太阳能系统的选择、管路保温、辅助热源设置等提出规定视为重点是解决农村太阳能应用存在的技术问题和对太阳能热利用提出要求，太阳能供热供暖系统在一些经济条件较好的地区建立太阳能供热供暖系统示范点，在太阳能资源比较丰富地区，采用太阳能热水供热供暖技术，并主要做到全年综合利用太阳能供热供暖系统供热[22]。

对太阳能系统的具体技术要求已有相关的国家标准。

近几年由于国家和政府的大力发展绿色能源，太阳能就得到快速的的发展。

富源县在国家的政策支持下，太阳能能热水器迅速发展，到2017年已经在全县安装了110266台。

3.3.2太阳能近几年的发展趋势

现在我国的能源正面临巨大的挑战，发展节能减排事业，大力发促进新能源开发，成为我国能源发展的重中之重。

太阳能不会枯竭的特点将会为我们解决能源问题开辟出一台星光大道。

作为产品技术较成熟的太阳能热水器，近5年来以每年30%～35%的速度增长，预计到2021年，全国住宅用太阳热水器将达到15.32亿平方米，太阳能热水器将成为住宅用热水器最具潜力的种类[4]。

图6富源县太阳能每年的安装增加数量

我国目前在部分地区出台了12层以下新建楼房需安装太阳能热水器的政策，而一些地方政府采取了一些强制性的措施，并对开发商提出了要求，国家也在针对一些比较老的小区进行调查考究，在把一些老旧的太阳能更换上进行补贴促进的可行性进行研究等等。

而这一切的表现都在显示出我们国家对太阳的重视，所有措施都为太阳能热水器的进一步发展带来了机遇，同时也对太阳能热水器从产品的工艺、结构、标准化、系列化到能效、质量、安全、成本、寿命以及外观造型等都将提出更高的标准[23]。

目前,到各地政府都响应国家号召对太阳能加大了扶持力度，直接的推进我国太阳能热水器的技术创新和发展。

而我富源县就积极响应国家的号召，提高对太阳能的发展宣传力度，加大农村处太阳能的扶持力度，让太阳能快速发展。

从图6中可以看出富源县的太阳能安装每年都在增加，而且每年的新增太阳能速率也在不断上涨，直到2015年增加速度相对接近平稳，但还在不断地增加。

从2013年前的不到6000台到现如今的11万多台的太阳能使用，是富源县太阳能发展的结果。

3.3.3富源县中两个村的太阳能发展情况

为具体了解农村的太阳能使用情况，我特别了解我富源县中两个村的太阳能的具体情况，两个村分别是富源县大河镇下堡子村和富村镇沙寨村。

下堡子村，位于大河镇北边，土地面积0.8平方公里，年平均气温14.5℃，年降水量1100毫米，属于半山区，有农户169户，有乡村人口609人。

沙寨则是海1680米，年平均气温12.00℃，年降水量1450.00毫米，属于山区。

全村有农户187户，有乡村人口809人。

在下堡子村太阳能的安装从2013年的9台，到2017年的50台可以说是改变很大，从2013年的9户安装太阳能到201