農(nóng)村家庭能源消費(fèi)與節(jié)能分析
時(shí)間:2022-06-02 11:39:50
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摘要:根據(jù)農(nóng)村家庭能源消費(fèi)情況,對(duì)農(nóng)村家庭能源利用情況、用能效率情況進(jìn)行了分析;并針對(duì)農(nóng)村家庭能源利用效率低下的情況,提出了農(nóng)村家庭在炊事、取暖、家電、熱水用能等方面確實(shí)可行的節(jié)能措施,并進(jìn)行了節(jié)能潛力分析,為農(nóng)村家庭節(jié)能改造提供借鑒和參考,促進(jìn)農(nóng)村家庭高效利用能源。
關(guān)鍵詞:能源消費(fèi);熱效率;節(jié)能量;熱泵;太陽能能源
作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)性的物資、工業(yè)的血液,為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。節(jié)能作為我國(guó)的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略決策,有效促進(jìn)了科學(xué)合理利用能源,能源利用效率的提高。特別是自“十一五”計(jì)劃以來,我國(guó)加大了節(jié)能工作的力度,實(shí)行節(jié)能目標(biāo)責(zé)任制考核,節(jié)能事業(yè)得到前所未有的發(fā)展,全國(guó)單位GDP能耗由2005年的1.22噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元下降為2018年的0.52噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元,能源利用效率大大提高。多年來,國(guó)家通過法律、政策、稅收等手段,鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造,企業(yè)節(jié)能自覺性、積極性得到極大提高,企業(yè)能源利用效率提高,生產(chǎn)成本下降,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力進(jìn)一步加強(qiáng);同時(shí),通過各種宣傳培訓(xùn),全社會(huì)節(jié)能意識(shí)增強(qiáng),自覺性提高,形成了全民共同節(jié)能、共創(chuàng)低碳生活的良好氛圍。在農(nóng)村,國(guó)家雖然對(duì)農(nóng)村能源發(fā)展做出了許多戰(zhàn)略部署,頒布了相關(guān)法律法規(guī),促進(jìn)了農(nóng)村能源事業(yè)的發(fā)展,為農(nóng)村能源革命、環(huán)境保護(hù)和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。但是,由于廣大農(nóng)村相對(duì)城市來講,信息封閉,缺乏相應(yīng)的節(jié)能技術(shù),導(dǎo)致農(nóng)村能源利用效率低下,節(jié)能事業(yè)發(fā)展落后,嚴(yán)重影響了新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。
1農(nóng)村家庭能源消費(fèi)
1.1農(nóng)村家庭能源消費(fèi)現(xiàn)狀。農(nóng)村能源[1]消費(fèi)作為我國(guó)能源消費(fèi)的重要組成部分,隨著人民生活水平的不斷提高,農(nóng)村能源消費(fèi)也隨之快速增長(zhǎng)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),從2000年到2016年,農(nóng)村能源消費(fèi)總量從1.46億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到3.17億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,年平均增長(zhǎng)5.05%。其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用能從0.39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到0.85億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,年平均增長(zhǎng)5.15%;農(nóng)村生活用能從1.07億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到2.32億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,年平均增長(zhǎng)5.03%。盡管農(nóng)村用能增長(zhǎng)較快,但生產(chǎn)用能和生活用能的比例未發(fā)生大的變化,一直維持在30%和70%的比例左右。一個(gè)普通農(nóng)村家庭的年能源消費(fèi)量為1117千克標(biāo)準(zhǔn)煤(不含交通),其中生物質(zhì)能(畜禽糞便、柴薪、秸稈)消費(fèi)686千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的61%),煤炭消費(fèi)169千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的15%),電力消費(fèi)119千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的11%),液化石油氣消費(fèi)79千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的7%),熱力消費(fèi)36千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的3%),太陽能消費(fèi)18千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的2%)、管道氣消費(fèi)10千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占家庭能源消費(fèi)量的1%),農(nóng)村家庭能源消費(fèi)種類如圖1所示。農(nóng)村家庭主要的能源消費(fèi)分布為炊事消費(fèi)493.14千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布的44%),室內(nèi)取暖消費(fèi)491.56千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布的44%),家電消費(fèi)65.51千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布的5.9%),熱水消費(fèi)63.65千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布的5.7%),制冷消費(fèi)3.29千克標(biāo)準(zhǔn)煤(占農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布的0.3%)[2],農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布如圖2所示。1.2農(nóng)村家庭能源利用情況分析。從我國(guó)農(nóng)村家庭能源消費(fèi)分布圖可以看出,農(nóng)村家庭能源消費(fèi)主要集中在炊事消費(fèi)、取暖消費(fèi)、家電消費(fèi)和熱水消費(fèi)上,其中炊事能源消費(fèi)和取暖能源消費(fèi)占家庭能源消費(fèi)額的88%。是農(nóng)村家庭能源消費(fèi)的重中之重。目前農(nóng)村絕大多數(shù)家庭炊事仍然使用老式土灶,而且使用能源多為生物質(zhì)能源(畜禽糞便、柴薪、秸稈)和煤炭。該種土灶不僅能源利用效率低,據(jù)測(cè)試其熱效率僅為12.38%[2],而且排放大量的粉塵和二氧化碳,造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。在北方部分省區(qū),采用傳統(tǒng)的灶炕的方式進(jìn)行炊事,即在炕的一端設(shè)置鍋灶的灶炕。灶炕由鍋灶、炕體、煙囪等3個(gè)部分組成。燃料在灶內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過炕直接排出室外,由于使用時(shí)為了通風(fēng)助燃,灶炕門始終開啟,煙氣流速較快,傳熱效率低。而且煙氣中大部分可燃物在尚未被燃盡時(shí)即被排放,造成燃料浪費(fèi)的同時(shí),又造成了污染。即便將炊事與取暖相結(jié)合的灶炕,其熱利用效率也只有30%多,能源使用效率較低。除北方部分省區(qū)采用灶炕進(jìn)行取暖外,我國(guó)大部分農(nóng)村家庭主要采用普通火爐或電取暖器等取暖。取暖爐暴露在空氣中,無介質(zhì)進(jìn)行熱交換,直接通過消耗能源產(chǎn)生的熱量取暖,熱利用效率低。同時(shí)普通火爐直接燃燒生物質(zhì)燃料和煤炭,產(chǎn)生的煙塵直接排放,造成空氣極大的污染。農(nóng)村家庭家用電器主要有電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電磁爐、電飯煲、照明燈具等,這些家用電器,國(guó)家有相對(duì)應(yīng)的能源強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn),電器產(chǎn)品一經(jīng)出廠,均符合國(guó)家相關(guān)能源強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)的要求,能源利用效率都比較高。例如電磁爐的熱效率為85%~90%[4],燃?xì)庠顭嵝?1%~68%[5],電飯鍋熱效率68%~90%[6]。照明方面,目前農(nóng)村家庭照明光源以白熾燈和節(jié)能燈為主。其中白熾燈發(fā)光效率為5~15lm/W,家用節(jié)能燈發(fā)光效率為33~72lm/W[7]。農(nóng)村家庭熱水方面。目前主要有3種加熱熱水方法,分別是鍋灶加熱熱水、電熱水器加熱熱水、太陽能加熱熱水。其中用鍋灶加熱熱水效率最低,如用老式土灶加熱熱水,其效率僅為12.38%;根據(jù)《儲(chǔ)熱式電水器能效限定值及能效等級(jí)》(GB21519—2008),電熱水器實(shí)際熱水輸出量與額定容量的比率為50%~70%[8],電能利用效率較高;根據(jù)《家用太陽能熱水系統(tǒng)能效限定值及能效等級(jí)》(GB26969—2011),家用太陽能熱水系統(tǒng)日有用熱量與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值之比為0.1~0.5[9]。太陽能熱水器雖然太陽能利用效率較低,但太陽能為可再生資源,不需要消耗能源,同時(shí)太陽能又是清潔能源,無污染物排放,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
2農(nóng)村家庭節(jié)能潛力分析
針對(duì)目前農(nóng)村家庭能源利用效率低,相關(guān)節(jié)能技術(shù)缺乏的問題,結(jié)合農(nóng)村家庭主要能源消費(fèi)的領(lǐng)域,提出以下節(jié)能措施和節(jié)能潛力分析。2.1炊事節(jié)能。(1)針對(duì)使用老式土灶的農(nóng)村地區(qū),推廣使用省柴節(jié)煤爐灶。省柴節(jié)煤爐灶具有以下優(yōu)點(diǎn)。①增加了底部通風(fēng)道,可使空氣通過底部通風(fēng)道進(jìn)入爐灶內(nèi),并通過燃料層與燃料調(diào)和均勻,提高燃燒效率。②適當(dāng)?shù)乜s小了添柴口、爐灶膛、進(jìn)煙口及吊火高度,這樣做可使?fàn)t灶火焰集中,提高爐灶膛內(nèi)溫度,使火焰在爐灶膛內(nèi)停留時(shí)間加長(zhǎng),增大燃燒熱輻射效果。③增設(shè)爐灶門、擋火圈和爐灶喉眼插板,可減少?gòu)臓t灶門處損失的熱量,并使火苗穩(wěn)定,而高溫?zé)煔夂突鹧嬖跔t灶內(nèi)形成緩流,并直接撲向鍋底,增大鍋底的受熱面積,以延長(zhǎng)火焰和高溫?zé)煔庠跔t灶膛內(nèi)的停留時(shí)間,達(dá)到節(jié)省燃料、提高熱效率的目的。省柴節(jié)煤爐灶改造簡(jiǎn)單,價(jià)格合適,性價(jià)比較高,廣大農(nóng)村地區(qū)易于推廣使用。經(jīng)過改造,爐灶熱效率可由12.38%提高到25%[10],按全國(guó)30%的農(nóng)戶炊事進(jìn)行省柴節(jié)煤爐灶改造,則其潛在節(jié)能量[11]如下:ΔE=(1-ηz0/ηz1)×Ez0×k(1)式中:ΔE——炊事的節(jié)能量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);ηz0——改造前單臺(tái)爐灶熱效率(%);ηz1——改造后單臺(tái)爐灶熱效率(%);Ez0——改造前炊事年能源消耗量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);K——改造比例(%)。帶入數(shù)據(jù),得:ΔE=(1-12.38%÷25%)×2.32×44%×30%=1546萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(2)針對(duì)有條件的農(nóng)村地區(qū),推廣使用沼氣。建設(shè)沼氣池,可以將農(nóng)村的各種秸稈用作沼氣池的原料,經(jīng)過沼氣池的發(fā)酵,產(chǎn)生沼氣,同時(shí)原料秸稈經(jīng)過發(fā)酵后變成農(nóng)家肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),沼氣只是作為副產(chǎn)物用于炊事,不消耗任何原材料,是一種清潔的能源。按我國(guó)5%的農(nóng)戶使用沼氣,則其節(jié)能潛力為:ΔE=2.32×44%×5%=510萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(3)在廣大農(nóng)村地區(qū)積極推廣電炊(如電磁爐、電飯鍋等)做飯,提高炊事的能源利用效率,同時(shí)又減少了對(duì)環(huán)境的污染。使用電磁爐進(jìn)行炊事,農(nóng)戶灶熱效率由12.38%提高到85%,按全國(guó)10%的農(nóng)戶使用電磁爐進(jìn)行炊事,則其節(jié)能潛力如下:ΔE=(1-ηd0/ηd1)×Ed0×k(2)式中:ΔE——炊事的節(jié)能量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);ηd0——改造前單臺(tái)爐灶熱效率(%);ηd1——改造后單臺(tái)電磁爐熱效率(%);Ed0——改造前炊事年能源消耗量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);k——改造比例(%)。帶入數(shù)據(jù),得:ΔE=(1-12.38%÷85%)×2.32×44%×10%=872萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(4)推廣使用液化石油氣,使用燃?xì)庠?,能源使用效率可以從老式土灶?2.38%提高到51%,按全國(guó)5%農(nóng)戶使用液化石油氣和燃?xì)庠?,則節(jié)能潛力如下:ΔE=(1-ηq0/ηq1)×Ed0×k(3)式中:ΔE——炊事的節(jié)能量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);ηq0——改造前單臺(tái)爐灶熱效率(%);ηq1——改造后單臺(tái)液化石油氣灶熱效率(%);Ed0——改造前炊事年能源消耗量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);k——改造比例(%)。帶入數(shù)據(jù),得:ΔE=(1-12.38%÷51%)×2.32×44%×5%=387萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2.2室內(nèi)取暖節(jié)能。(1)對(duì)于北方部分省區(qū)使用炕灶的特點(diǎn),推廣使用高效節(jié)能架空炕,節(jié)能架空炕與老式炕相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)[12]。①提高熱能利用率:火炕底部架空,取消底部墊土,增大散熱面積,使炕體由原來的一面散熱變成兩面散熱。高效節(jié)能架空炕由于采用較大面積的炕板,只有少數(shù)幾個(gè)支撐點(diǎn),取消了前分煙和落灰膛,使流通截面積增加了30%以上,有效降低了煙氣流速。②提高炕面均溫性能:取消了炕體人為設(shè)置的炕洞阻隔,使換熱過程在整個(gè)炕體內(nèi)而不是在各個(gè)局部炕洞內(nèi)進(jìn)行,消除了炕洞之間溫度不均勻的問題。由于消除了前分煙及各種阻擋形成的煙氣渦流,僅在排煙口前設(shè)置阻煙墻,保證了煙氣充滿整個(gè)炕體,使得炕面溫度更趨均勻。③提高保溫性能:高效節(jié)能架空炕內(nèi)部為1個(gè)空腔,由灶門、喉眼、排煙口和煙囪形成一個(gè)沒有阻擋的通暢煙道,為了增加煙氣停留時(shí)間,架空炕在排煙口處安裝煙插板;同時(shí)又在灶門處安裝鐵灶門。當(dāng)?;鸷箨P(guān)閉煙道插板和鐵灶門,使整個(gè)炕體形成一個(gè)封閉的熱力系統(tǒng)。延長(zhǎng)了炕的散熱時(shí)間。同時(shí),炕體保溫蓄熱性能通過抹炕面材料厚度來調(diào)節(jié)熱容量的大小,保證了抗體的保溫效果和炕面溫度的均勻。在我國(guó)北方省區(qū),應(yīng)大力推廣高效節(jié)能架空炕改造,該改造價(jià)格合適,性價(jià)比較高,易于推廣使用。經(jīng)過改造,炕熱效率由37.1%提高到66.8%[13],按全國(guó)30%的農(nóng)戶使用炕取暖,對(duì)30%的炕取暖家庭進(jìn)行節(jié)能改造,則其潛在節(jié)能量如下:ΔE=(1-ηk0/ηk1)×Ek0×k1×k2(4)式中:ΔE——室內(nèi)取暖的節(jié)能量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);ηk0——改造前單臺(tái)炕熱效率(%);ηk1——改造后單臺(tái)炕熱效率(%);Ek0——改造前室內(nèi)取暖年能源消耗量(噸標(biāo)準(zhǔn)煤);k1——炕取暖占家庭室內(nèi)取暖的比例(%);k2——改造的比例(%)。帶入數(shù)據(jù),得:ΔE=(1-37.1%÷66.8%)×2.32×44%×30%×30%=408萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(2)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū),推廣使用熱泵技術(shù)進(jìn)行農(nóng)村室內(nèi)采暖。隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高,在家庭采暖方面,傳統(tǒng)的取暖爐,燃煤、燃油以及電鍋爐因能耗過高逐漸被市場(chǎng)淘汰,熱泵采暖以其高效節(jié)能、綠色環(huán)保、安全節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)正在掀起一場(chǎng)采暖行業(yè)革命。目前,空氣源熱泵和地源熱泵采暖應(yīng)用最為廣泛。通常熱泵消耗1kWh的能量,用戶可得到4kWh以上的熱量或冷氣。空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來的一種節(jié)能、環(huán)保制熱技術(shù),是一種可以替代鍋爐的供暖設(shè)備。空氣源熱泵采暖是目前世界上最先進(jìn)的產(chǎn)品之一,以制冷劑為媒介,制冷劑在風(fēng)機(jī)盤管中吸收空氣中的能量,再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮制熱后,通過換熱裝置將熱量傳遞給水,來制取熱水,熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送入用戶散熱器進(jìn)行采暖或直接用于熱水供應(yīng),整個(gè)系統(tǒng)集熱效率極高。地源熱泵主要以土壤、地下水或地表水為(冷)熱源,由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。地能分別在夏季作為制冷的冷源,冬季作為熱泵供熱的熱源:夏季,地源熱泵機(jī)組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中,實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷;冬季,地源熱泵機(jī)組從地源中吸收熱量,向室內(nèi)供暖。地源熱泵也是一種集空調(diào)、供暖及生活熱水于一體的高效節(jié)能舒適家居系統(tǒng)。熱泵制冷和供熱流程如圖3所示。用熱泵取暖代替電取暖器取暖,其熱利用效率是電取暖器的4倍,節(jié)能率為75%,按全國(guó)5%的農(nóng)村家庭取暖改為熱泵取暖,那么可節(jié)約能源2.32×44%×5%×75%=383萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2.3家電節(jié)能。農(nóng)村家庭家電使用方面,由于我國(guó)多數(shù)家電國(guó)家有相關(guān)的強(qiáng)制性能效限額要求,因此只要是合格產(chǎn)品,其用電效率都比較高。目前,我國(guó)家電產(chǎn)品能效分為3個(gè)等級(jí)和5個(gè)等級(jí)。其中1級(jí)能效用能效率最高,3級(jí)(或5級(jí))能效用能效率最低。農(nóng)村家庭在選購(gòu)家用電器時(shí),應(yīng)盡量選擇能效較高的家用電器,提高電能利用效率。農(nóng)村照明方面,農(nóng)村家庭使用較多的光源白熾燈、節(jié)能燈。到目前為止,家庭照明光源效率最高的為L(zhǎng)ED照明光源,其發(fā)光效率可達(dá)60~120lm/W[14]。幾種常見家庭用照明光源相關(guān)參數(shù)對(duì)比如表1所示。從表1可以看出,以白熾燈發(fā)光效率10lm/W,LED燈發(fā)光效率90lm/W計(jì),LED燈的發(fā)光效率是白熾燈9倍,節(jié)電率達(dá)89%。因此,在使用白熾燈作為照明的廣大農(nóng)村地區(qū),推廣使用LED燈,不僅可以節(jié)約大量的照明用電,還可以延長(zhǎng)照明光源的使用壽命。按全國(guó)農(nóng)村家電用能的10%為照明用電,30%照明光源由白熾燈更換為L(zhǎng)ED燈,則全國(guó)農(nóng)村家庭年可節(jié)約照明用能2.32×5.9%×10%×30%×89%=365萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2.4熱水節(jié)能。太陽能,一般是指太陽光的輻射能量,太陽能利用的基本方式可分為光熱利用、光電利用、光化學(xué)利用、光生物利用等4類。太陽能熱水器是太陽能的光熱利用,太陽能熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能,將水從低溫度加熱到高溫度,以滿足人們?cè)谏钪械臒崴褂?。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器,以真空管式太陽能熱水器為主,占據(jù)國(guó)內(nèi)90%以上的市場(chǎng)份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲(chǔ)水箱及支架等相關(guān)附件組成,把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理,使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。太陽能是一種可再生能源,同時(shí)又是一種清潔能源,太陽能利用不僅不消耗能源,同時(shí)也不會(huì)污染環(huán)境。目前太陽能熱水器已經(jīng)是一種成熟可靠的工藝技術(shù)設(shè)備,已經(jīng)得到很好的應(yīng)用,應(yīng)在廣大的農(nóng)村地區(qū)加大推廣應(yīng)用。以現(xiàn)階段5.7%農(nóng)村家庭能源消費(fèi)用于熱水計(jì)算,全國(guó)農(nóng)村增加20%的家庭熱水利用太陽能熱水器,則年可節(jié)約能源2.32×5.7%×20%=264萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,節(jié)能潛力巨大。2.5太陽能發(fā)電。目前,分布式屋頂太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)蓬勃發(fā)展,并在很多地方進(jìn)行了成功的應(yīng)用。農(nóng)村具有豐富的屋頂資源,可以利用農(nóng)村豐富的屋頂資源進(jìn)行分布式太陽能光伏發(fā)電。農(nóng)戶的屋頂太陽能光伏發(fā)電,除滿足農(nóng)戶自身的用電需求外,多余的光伏發(fā)電還可以輸送給電網(wǎng)。8kW以內(nèi)的光伏電站,可以220V的電壓等級(jí)并入電網(wǎng),8~400kW的光伏電站可以380V電壓等級(jí)并入電網(wǎng)[15],光伏發(fā)電并網(wǎng)比較方便。我國(guó)太陽能資源比較豐富,2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000h,年輻射量5000MJ/(m2•a),即1389kWh/(m2•a)以上。全國(guó)各地太陽輻射總量在3300~8400MJ/(m2•a),即917~2333kWh/(m2•a),具體如表2所示,具有很高的利用價(jià)值[16]。太陽能光伏電池板主要有單晶硅光伏電池板,多晶硅光伏電池板和薄膜光伏電池,應(yīng)用最多的為單晶硅和多晶硅光伏電池板,根據(jù)我國(guó)《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件》(2015年本)要求:新建和改擴(kuò)建光伏制造企業(yè)單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率≥20%、多晶硅光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率≥18.5%。以農(nóng)村每戶家庭分布式屋頂太陽能光伏發(fā)電面積50m2,按太陽能年輻射量1389kWh/(m2•a)、年平均日照時(shí)數(shù)2000h,光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率20%計(jì)算,則每戶家庭年可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電13890kWh,光伏發(fā)電功率為6.9kWp,節(jié)能潛力顯著。E=Qf×M×η(5)式中:E——光伏發(fā)電量(kWh);Qf——太陽年輻射量(kWh/m2a);M——農(nóng)戶屋頂光伏發(fā)電面積(m2);η——光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換效率(%)。帶入數(shù)據(jù),得:E=1389×50×20%=13890kWh/a。
3結(jié)語
我國(guó)農(nóng)村家庭能源消費(fèi)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,能源消費(fèi)品種主要為生物質(zhì)能源、煤炭、電力、液化石油氣、管道氣、太陽能等,能源消費(fèi)主要集中在家庭炊事、家庭室內(nèi)取暖、家用電器用電、熱水用能以及家庭制冷用能等方面。盡管農(nóng)村家庭總體上能源利用效率較低、污染較大,但農(nóng)村家庭能源利用存在較大的節(jié)能潛力,為此,應(yīng)根據(jù)各個(gè)家庭的實(shí)際情況,從農(nóng)村家庭在炊事用能、取暖用能、家電用能、熱水用能和太陽能光伏發(fā)電等方面采取確實(shí)可行的節(jié)能措施,進(jìn)行節(jié)能改造,促進(jìn)農(nóng)村家庭提高能源利用效率、降低能源消費(fèi)成本、降低能源消費(fèi)對(duì)環(huán)境的污染,保證農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
作者:韓永明 韓少卿 單位:1.云南省節(jié)能監(jiān)察中心 2.四川省國(guó)土空間規(guī)劃研究院