牧區(qū)新能源提水經(jīng)濟(jì)效益的研究

李 亮，吳永忠，朱俊峰，奇 鳳，劉文兵

(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院牧區(qū)水利科學(xué)研究所， 呼和浩特 010020；2.鄂爾多斯市水利局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

水利經(jīng)濟(jì)計(jì)算是從經(jīng)濟(jì)上對(duì)工程方案進(jìn)行選優(yōu)的依據(jù),是研究水利工程建設(shè)是否可行的前提。新能源牧場(chǎng)供水工程的經(jīng)濟(jì)效益，是指興建新能源牧場(chǎng)供水工程，改善供水條件，節(jié)約傳統(tǒng)能源，合理供水，提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。

新能源牧場(chǎng)供水主要是指風(fēng)能、太陽(yáng)能提水設(shè)備在牧場(chǎng)供水中的應(yīng)用，目前新能源在牧場(chǎng)供水中的利用已得到示范推廣，同時(shí)針對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能提水系統(tǒng)的研究已有很多成果，但對(duì)牧場(chǎng)新能源供水經(jīng)濟(jì)效益的研究仍不顯見。研究針對(duì)現(xiàn)狀提水與風(fēng)能、太陽(yáng)能及風(fēng)光互補(bǔ)提水機(jī)具的經(jīng)濟(jì)效益和方便程度進(jìn)行分析研究，利用效益分析的方法，對(duì)新能源提水系統(tǒng)與原有的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力提水系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較，研究為新能源牧場(chǎng)供水提供依據(jù)，對(duì)改善牧場(chǎng)提水機(jī)具具有重要作用，對(duì)提高牧民生活水平，節(jié)約能源，保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2012年5月1日-2015年3月1日進(jìn)行，試驗(yàn)期分為夏季期為5月1日-10月1日153 d和冬季期10月1日-次年5月1日212 d。試驗(yàn)點(diǎn)為3個(gè)，太陽(yáng)能提水位于錫林郭勒盟蘇尼特右旗賽罕塔拉鎮(zhèn)西13 km；風(fēng)能提水位于烏蘭察布市四子王旗查干補(bǔ)力格蘇木王府四隊(duì)距烏蘭花鎮(zhèn)北約24 km；風(fēng)光互補(bǔ)提水位于烏蘭察布市四子王旗紅格爾蘇木政府所在地東北38 km。

1.1 概 況

蘇尼特右旗和四子王旗是以畜牧業(yè)為主的邊境旗，屬于典型的大陸性干旱氣候，是錫林郭勒草原乃至全國(guó)干旱荒漠草原草場(chǎng)發(fā)育的典型地區(qū)。其特點(diǎn)是冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季酷熱干旱少雨，春、秋季多風(fēng)。多年平均降雨量為179.88 mm，多年平均蒸發(fā)量長(zhǎng)達(dá)2 000 mm，年平均氣溫3.9 ℃，最高氣溫達(dá)38.2 ℃，最低氣溫-35 ℃，該地區(qū)以西北風(fēng)為主，年平均風(fēng)速6.9 m/s，最大風(fēng)速11 m/s，日照充足，年日照時(shí)為3 000多h，無霜期為132 d，土壤平均凍結(jié)日期11月3日左右，解凍日期為次年春季4月中間左右。封凍期為160多d，最大凍土層2.8 m左右。水資源時(shí)空和地域分布不均且埋藏較深，境內(nèi)無常年性河流，地表水貧乏，地下水的補(bǔ)給源主要靠天氣降水。

1.2 用水現(xiàn)狀

試驗(yàn)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能及風(fēng)光互補(bǔ)提水現(xiàn)狀試驗(yàn)點(diǎn)周圍牧民的用水情況，抽水費(fèi)用，器具使用年限等進(jìn)行了調(diào)查。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，現(xiàn)狀牧民提水機(jī)具主要為汽油內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力機(jī)械帶動(dòng)抽水泵提水。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)牧戶采用水源井-內(nèi)燃機(jī)提水-汽車?yán)?水窖儲(chǔ)水的用水模式。

1.3 水源井現(xiàn)狀

(1)太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)水源井現(xiàn)狀。試驗(yàn)水源井為筒井。井臺(tái)高0.5 m，圓形，內(nèi)徑1.2 m，外徑1.5 m，塊石砌筑，水泥砂漿灌漿抹面。井壁為直上直下形式，混凝土井壁至水面附近。井深10.5 m，水面至井臺(tái)頂7.5 m，出水量20 m3/h時(shí)筒井水位基本保持不變。井口有井蓋防止污染水質(zhì)。試驗(yàn)井供給牧戶15戶，最遠(yuǎn)距離18 km，最近距離1.5 km，均采用汽車攜帶水罐拉水，水罐為2 m312戶、3 m3、4 m3、5 m3各1戶，牧戶水窖為4～10 m3?，F(xiàn)狀水源井是生活用水和牲畜飲水的取水水源。

(2)風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)水源井現(xiàn)狀。試驗(yàn)水源井為深井。井臺(tái)高0.5 m，圓形，內(nèi)徑0.2 m，外徑0.25 m，鋼筋混凝土井壁直上直下。井深40.5 m，靜水位18 m，動(dòng)水位25 m，出水量3 m3/h。井口有井蓋防止污染水質(zhì)。試驗(yàn)井供給牧戶7戶，最遠(yuǎn)距離12 km，最近距離1 km，均采用汽車攜帶水罐拉水，水罐為2 m33戶、3 m3、4 m3各2戶，牧戶水窖為4～10 m3?，F(xiàn)狀水源井由于單位時(shí)間出水量較小，不能滿足牧民拉水的需求，不被利用，牧戶均到10 km處水源井拉水。

(3)分光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)水源井現(xiàn)狀。試驗(yàn)點(diǎn)的水源井為深井，井臺(tái)高0.5 m，圓形，內(nèi)徑0.4 m，外徑0.5 m。上層混凝土井壁，下層鋼管井壁為直上直下形式。井深200 m，靜水位100 m，動(dòng)水位150 m，出水量5 m3/h。井口有井蓋防止污染水質(zhì)。

試驗(yàn)點(diǎn)覆蓋牧戶5戶，最遠(yuǎn)距離4 km，最近距離1 km，均采用汽車攜帶水罐拉水，水罐為4 m33戶、5 m32戶，牧戶水窖為8～10 m3?，F(xiàn)狀由于試驗(yàn)井為深井，提水較困難，不被利用，牧戶均到20 km處水源井拉水。

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)對(duì)現(xiàn)狀內(nèi)燃機(jī)具提水，安裝水表，記錄出水量、抽水次數(shù)、安裝時(shí)間、抽水時(shí)間及耗油量。

2.1 太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)

試驗(yàn)在太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)配備1.1 kW太陽(yáng)能提水設(shè)備1套，同時(shí)配套逆變器和潛水泵各1臺(tái)；安裝水表，記錄出水量、抽水次數(shù)及抽水時(shí)間。形成水源井-太陽(yáng)能提水-汽車?yán)?牧戶水窖儲(chǔ)水的模式。

2.2 風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)

試驗(yàn)在風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)配備2 kW風(fēng)力機(jī)提水設(shè)備1套，同時(shí)配套逆變器和潛水泵各1臺(tái)；建設(shè)20 m3高位蓄水池1座，利用地形給汽車裝水，形成水源井-風(fēng)能提水-高位水池蓄水-汽車?yán)?牧戶水窖儲(chǔ)水的模式。試驗(yàn)安裝水表，記錄出水量、抽水次數(shù)及抽水時(shí)間。

2.3 風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)

試驗(yàn)在風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)建立3.3 kW太陽(yáng)能提水設(shè)備1套及5 kW風(fēng)力提水設(shè)備1套，建設(shè)12 m2井房和20 m3蓄水池各1座，配套逆變器、深井潛水泵和蓄水池潛水泵各1臺(tái)，形成“一井一池；一源二泵”的供水模式，即水源井(深井)-太陽(yáng)能(風(fēng)能)提水-蓄水池儲(chǔ)水-太陽(yáng)能(風(fēng)能)二次提水-汽車?yán)?牧戶水窖儲(chǔ)水。試驗(yàn)安裝水表，記錄出水量、抽水次數(shù)及抽水時(shí)間。

3 水量分析

依據(jù)《內(nèi)蒙古行業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)》人飲水定額45 L/d，夏季羊飲水定額8 L/d，冬季羊飲水定額6 L/m3。

3.1 需水量

太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)牧民15戶50人，草場(chǎng)總面積1.50萬hm2，夏季牲畜量0.72萬羊單位，載畜量為2.07 hm2/羊單位，冬季牲畜量0.45萬羊單位。人飲需水量為2.25 m3/d；夏季牲畜需水量為57.6 m3/d，總需水量為59.85 m3/d；冬季牲畜需水量為25.2 m3/d，總需水量為27.45 m3/d。

風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)牧民7戶24人，草場(chǎng)總面積7 026.67 hm2，夏季牲畜量0.36萬羊單位，載畜量為1.95 hm2/羊單位，冬季牲畜量0.19萬羊單位。人飲需水量為0.96 m3/d；夏季牲畜需水量為28.8 m3/d，總需水量為29.76 m3/d；冬季牲畜需水量為11.4 m3/d，總需水量為12.36 m3/d。

風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)牧民5戶16人，草場(chǎng)總面積4 620 hm2，夏季牲畜量0.28萬羊單位，載畜量為1.65 hm2/羊單位，冬季牲畜量0.16萬羊單位。人飲需水量為0.72 m3/d；夏季牲畜需水量為22.4 m3/d；總需水量為23.12 m3/d；冬季牲畜需水量為9.6 m3/d，總需水量為10.32 m3/d。各試驗(yàn)點(diǎn)牲畜需水量如表1所示。

表1 牲畜飲水量表

3.2 供水量

內(nèi)燃機(jī)供水配套水泵，出水定額15 m3/h，夏季日平均抽水時(shí)間4 h，安裝時(shí)間1.5 h，可供出水量60 m3/d，冬季日平均抽水時(shí)間2 h，安裝時(shí)間0.75 h，可供水量30 m3/d。太陽(yáng)能提水的配套水泵，出水定額15 m3/h，日平均抽水時(shí)間6 h，可供出水量90 m3/d。風(fēng)能提水的配套水泵，出水定額5 m3/h，日平均抽水時(shí)間10 h，可供出水量50 m3/d。 分光互補(bǔ)提水的配套水泵2臺(tái)，深井出水定額3 m3/h，日平均抽水時(shí)間20 h，可供出水量60 m3/d；蓄水池出水定額30 m3/h，日平均抽水時(shí)間2 h，可供出水量60 m3/d，可供水量如表2所示。

表2 可供水量對(duì)比表

3.3 供需水量分析

太陽(yáng)能提水最佳抽水時(shí)間為每日10-16時(shí)，其他時(shí)間出水量減少，同時(shí)易受到陰天或云的遮擋，降低提水效率。太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)夏季總需水量59.85 m3/d，冬季需水量27.45 m3/d，可供水量90 m3/d，供水保證率為夏季66.5%，冬季30.5%，設(shè)備可滿足試驗(yàn)點(diǎn)牧戶用水需求。

風(fēng)能提水受自然因素的影響較大，試驗(yàn)點(diǎn)風(fēng)力觀測(cè)顯示，試驗(yàn)點(diǎn)3 m/s以上風(fēng)速每日達(dá)12 h，風(fēng)資源可以滿足提水要求。風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)夏季總需水量29.76 m3/d，冬季需水量12.36 m3/d，可供水量50 m3/d，供水保證率為夏季59.52%，冬季24.72%，同時(shí)試驗(yàn)配備高位蓄水池，可滿足試驗(yàn)點(diǎn)牧戶用水需求。

風(fēng)光互補(bǔ)提水白天利用太陽(yáng)能提水，當(dāng)太陽(yáng)能在陰天或夜間時(shí)切換為風(fēng)能提水，出水時(shí)間增加，提水效率大幅度提高。每日工作可達(dá)20 h。風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)夏季總需水量23.12 m3/d，冬季需水量10.12 m3/d，可供水量60 m3/d，供水保證率為夏季38.53%，冬季17.2%，設(shè)備可滿足試驗(yàn)點(diǎn)牧戶用水需求。

新能源提水方便程度較高，減少安裝時(shí)間；但受到自然條件制約，針對(duì)新能源提水的保證率不足，易損壞的特性，及內(nèi)燃機(jī)提水保證率高，不受時(shí)間限制的特點(diǎn)，內(nèi)燃機(jī)提水作為新能源提水的備用設(shè)備。

4 經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析

4.1 一次性投資

現(xiàn)狀試驗(yàn)區(qū)牧戶每戶配備雅馬哈2 kW EF2600汽油內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組1臺(tái)，2寸便攜式自吸小型水泵1臺(tái)，根據(jù)調(diào)查市場(chǎng)報(bào)價(jià)分別為0.23萬元和0.05萬元。

太陽(yáng)能提水點(diǎn)15戶牧民提水設(shè)備合計(jì)4.2萬元；風(fēng)能提水點(diǎn)7戶牧民提水設(shè)備合計(jì)1.96萬元；風(fēng)光互補(bǔ)提水點(diǎn)5戶牧民提水設(shè)備合計(jì)1.4萬元。

試驗(yàn)區(qū)安裝太陽(yáng)能提水總費(fèi)用4.17萬元(安裝設(shè)備全部以到場(chǎng)價(jià)格計(jì))，其中太陽(yáng)能板1.1 kW 0.77萬元，支架2套0.72萬元，太陽(yáng)能提水控制器1臺(tái)0.53萬元，水泵1臺(tái)0.15萬元，電線200 m 0.12萬元，混凝土地基2個(gè)0.13萬元，防護(hù)網(wǎng)50 m 0.16萬元，人工安裝3 d 0.15萬元。試驗(yàn)區(qū)安裝風(fēng)能提水總費(fèi)用7.26萬元(安裝設(shè)備全部以到場(chǎng)價(jià)格計(jì))，其中風(fēng)力機(jī)組2 kW花費(fèi)1.62萬元，風(fēng)力機(jī)組提水控制器1臺(tái)1.43萬元，水泵1臺(tái)0.16萬元，電線200 m 0.12萬元，混凝土地基1個(gè)0.12萬元，人工安裝3 d 0.15萬元，高位蓄水池20 m33.28萬元，輸水管線200 m 0.38萬元。

風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)總費(fèi)用17.36萬元(安裝設(shè)備全部以到場(chǎng)價(jià)格計(jì))，其中太陽(yáng)能板3.2 kW 2.31萬元，支架6套 2.16萬元，風(fēng)力機(jī)組3.2 kW 2.44萬元，風(fēng)光互補(bǔ)提水控制器1臺(tái)1.45萬元，深井泵0.96萬元，蓄水池泵0.12萬元，電線800 m 0.48萬元，混凝土地基0.51萬元，防護(hù)網(wǎng)100 m 3.2萬元，人工安裝9d 0.45萬元，蓄水池20 m33.28萬元。

太陽(yáng)能提水機(jī)組與內(nèi)燃機(jī)組一次性投資基本相同，但內(nèi)燃機(jī)組使用年限8年，太陽(yáng)能提水機(jī)組使用壽命25年，是內(nèi)燃機(jī)組的3.13倍，但在25年的使用過程中需要更換水泵2次，每次0.15萬元，追加投資0.3萬元。

風(fēng)能提水機(jī)組是內(nèi)燃機(jī)組一次性投資的3.7倍，而風(fēng)能提水機(jī)組使用壽命15年，是內(nèi)燃機(jī)組的1.88倍，但在15年的使用過程中需要更換水泵1次，追加投資0.16萬元。

風(fēng)光互補(bǔ)機(jī)組是內(nèi)燃機(jī)組一次性投資的12.4倍，風(fēng)光互補(bǔ)提水機(jī)組使用年限15年，再追加風(fēng)力機(jī)投資2.44萬元，使用年限可達(dá)25年，風(fēng)力機(jī)組追加部分包括電線0.12萬元，土建0.12萬元，人工安裝0.15萬元；風(fēng)光互補(bǔ)每8年需更換水泵，使用年限25年期內(nèi)更換水泵2次，深井泵每次投資0.96萬元，蓄水池泵每次0.12萬元，合計(jì)2.16萬元。風(fēng)光互補(bǔ)機(jī)組后期追加投資總計(jì)4.99萬元。

4.2 殘 值

內(nèi)燃機(jī)使用后部分零部件還可以使用，新能源設(shè)備存在可回收的鐵等，綜合考慮到牧區(qū)的實(shí)際情況殘值按總投資的5%取值。

4.3 使用壽命

內(nèi)燃機(jī)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、風(fēng)光互補(bǔ)使用壽命分別為8年、 25年、15年、25年。

4.4 年運(yùn)行費(fèi)用

4.4.1使用費(fèi)用

試驗(yàn)結(jié)果顯示，現(xiàn)狀試驗(yàn)區(qū)牧戶配備內(nèi)燃機(jī)組抽水，內(nèi)燃機(jī)每次安裝機(jī)械時(shí)間為3 min，抽水時(shí)間4 min/m3，花費(fèi)油量0.5 L/m3，以當(dāng)?shù)赜蛢r(jià)和考慮運(yùn)輸費(fèi)按7.5元/L計(jì)，使用費(fèi)用折合約3.75元/m3。

夏季每戶牧民用水量4 m3/d，花費(fèi)油量2L/d，使用費(fèi)用夏季折合約15元/d，試驗(yàn)期153 d每戶牧民費(fèi)用0.23萬元。冬季每戶用水量2 m3/d，花費(fèi)油量1 L/d，使用費(fèi)用夏季折合約7.5元/d，試驗(yàn)期212 d每戶牧民費(fèi)用0.16萬元。內(nèi)燃機(jī)每戶牧民年度使用費(fèi)用0.39萬元。

風(fēng)能試驗(yàn)點(diǎn)牧戶縮短拉水距離平均10 km，往返拉水距離達(dá)20 km，按夏季每日拉水1次，冬季2日拉水1次計(jì)，年拉水距離 5 180 km，按汽車耗油20 L/100 km計(jì)，年耗油量1 036 L，每戶拉水費(fèi)用0.78萬元，7戶拉水年費(fèi)用5.46萬元。

分光互補(bǔ)試驗(yàn)點(diǎn)牧戶縮短拉水距離平均20 km，往返拉水距離達(dá)40 km，按夏季每日拉水1次，冬季2日拉水1次計(jì)，年拉水距離10 360 km，按汽車耗油20 L/100 km計(jì)，年耗油量2 072 L，每戶拉水費(fèi)用1.55萬元，5戶拉水年費(fèi)用7.75萬元。

太陽(yáng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)15戶牧民內(nèi)燃機(jī)使用費(fèi)用5.85萬元，無拉水費(fèi)用；風(fēng)能提水試驗(yàn)點(diǎn)7戶牧民使用費(fèi)用8.19萬元，其中：內(nèi)燃機(jī)使用費(fèi)用2.73萬元，節(jié)約拉水費(fèi)用5.46萬元；風(fēng)光互補(bǔ)提水試驗(yàn)點(diǎn)5戶牧民使用費(fèi)用9.7萬元，其中：內(nèi)燃機(jī)使用費(fèi)用1.95萬元，節(jié)約拉水費(fèi)用7.75萬元；新能源提水無使用費(fèi)用。

4.4.2維修及管理費(fèi)用

根據(jù)實(shí)際調(diào)查內(nèi)燃機(jī)組使用年限平均每年每臺(tái)內(nèi)燃機(jī)檢修費(fèi)用0.01萬元；內(nèi)燃機(jī)組使用完后，牧戶隨水車攜帶走，無管理費(fèi)用。

新能源設(shè)備置于野外，易受到牛馬等牲畜損壞影響，雖有圍欄防護(hù)但損壞常有發(fā)生。據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，新能源提水每年維修1次，費(fèi)用為0.5萬元；管理費(fèi)用為0.1萬元。管理是新能源提水設(shè)施使用的關(guān)鍵，管理得當(dāng)可大大降低維修費(fèi)用，節(jié)約成本。

4.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益分析采用年費(fèi)用最小法計(jì)算，施工在1年內(nèi)完成，試用期內(nèi)各年年運(yùn)行費(fèi)用相同，社會(huì)折現(xiàn)率采用《方法與參數(shù)》規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)6%，計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)選在運(yùn)行期第一年年初，投資變?yōu)榈饶曛颠M(jìn)行比較。計(jì)算公式為：

(1)

式中：AC為等年值，萬元；K為投資，萬元；C為年運(yùn)行費(fèi)，萬元；i為社會(huì)折現(xiàn)率，%；n為使用壽命，年；KL為殘值，萬元。

追加投資部分進(jìn)行折現(xiàn)計(jì)算，計(jì)算公式為：

P=F(1+i)-n

(2)

式中：P為現(xiàn)值，萬元；F為終值，萬元；其他同上。

表3 等年值計(jì)算表

由表3可知，太陽(yáng)能提水折現(xiàn)后投資4.32萬元，是內(nèi)燃機(jī)組投資4.2萬元的1.03倍，基本相同。風(fēng)能提水折現(xiàn)后投資較大為7.36萬元，是內(nèi)燃機(jī)組投資1.96萬元的3.76倍。風(fēng)光互補(bǔ)提水折現(xiàn)后投資最大為19.48萬元，是內(nèi)燃機(jī)組投資1.4萬元的13.91倍。新能源投資較內(nèi)燃機(jī)大，但長(zhǎng)期比較新能源提水投資效益顯著(未考慮經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來的費(fèi)用)。

不計(jì)算拉水效益情況下，太陽(yáng)能提水年費(fèi)用為0.92萬元/a，僅為內(nèi)燃機(jī)提水6.66萬元的13.86%，節(jié)約費(fèi)用5.73萬元/a，為每戶牧民節(jié)約0.38萬元/a。在25年的使用期中，總節(jié)約143.32萬元，為每戶牧民節(jié)約9.55萬元。風(fēng)能提水年費(fèi)用為1.33萬元/a，為內(nèi)燃機(jī)提水費(fèi)用3.11萬元的42.88%，節(jié)約費(fèi)用1.77萬元/a，為每戶牧民節(jié)約0.25萬元/a。在15年的使用期中，總節(jié)約26.61萬元，為每戶牧民節(jié)約3.8萬元。風(fēng)光互補(bǔ)能提水年費(fèi)用為1.94萬元/a，為內(nèi)燃機(jī)提水費(fèi)用2.22萬元的87.46%，節(jié)約費(fèi)用0.28萬元/a，為每戶牧民節(jié)約0.06萬元/a。在25年的使用期中，總節(jié)約6.95萬元，為每戶牧民節(jié)約1.39萬元。

計(jì)算拉水效益情況下，太陽(yáng)能提水年費(fèi)用保持不變。風(fēng)能提水年費(fèi)用為1.33萬元/a，僅為內(nèi)燃機(jī)提水的15.55%，節(jié)約費(fèi)用7.23萬元/a，為每戶牧民節(jié)約1.03萬元/a。在15年的使用期中，總節(jié)約108.51萬元，為每戶牧民節(jié)約15.5萬元。風(fēng)光互補(bǔ)能提水年費(fèi)用為1.94萬元/a，為內(nèi)燃機(jī)提水的19.46%，節(jié)約費(fèi)用8.03萬元/a，為每戶牧民節(jié)約1.61萬元/a。在25年的使用期中，總節(jié)約200.7萬元，為每戶牧民節(jié)約40.14 萬元。

在不計(jì)拉水效益的情況下，太陽(yáng)能提水經(jīng)濟(jì)效益最高，其次是風(fēng)能提水，而風(fēng)光互補(bǔ)最低；風(fēng)光互補(bǔ)提水的保證率最高，其次是太陽(yáng)能提水，而風(fēng)能提水受到風(fēng)資源的制約保證率最低；風(fēng)光互補(bǔ)提水投資最大，其次是風(fēng)能，而太陽(yáng)能提水最小。說明在不節(jié)約拉水距離的情況下，太陽(yáng)能提水的優(yōu)點(diǎn)較突出。

在考慮拉水效益情況下，風(fēng)光互補(bǔ)提水經(jīng)濟(jì)效益最顯著，其次是風(fēng)能提水，太陽(yáng)能提水最低；而風(fēng)光互補(bǔ)縮短拉水距離最大，其次是風(fēng)能提水，太陽(yáng)能提水最小。說明拉水距離距離成為效益的主導(dǎo)因素。

4.6 環(huán)境效益

太陽(yáng)能試驗(yàn)點(diǎn)年提水量15 540 m3；風(fēng)能試驗(yàn)點(diǎn)年提水量7 252 m3；風(fēng)光互補(bǔ)試驗(yàn)點(diǎn)年提水量5 180 m3，總提水量27 972 m3。每年提水節(jié)約燃油13 986 L，拉水節(jié)約3 108 L，總計(jì)節(jié)約燃油量17 094 L，相當(dāng)于減少“二氧化碳”排放量39.32 t。

5 結(jié) 論

研究針對(duì)牧區(qū)供電困難，內(nèi)燃機(jī)費(fèi)用高的特點(diǎn)，提出利用太陽(yáng)能、風(fēng)能和風(fēng)光互補(bǔ)的新能源解決牧區(qū)供水問題，并對(duì)新能源與現(xiàn)狀內(nèi)燃機(jī)使用的費(fèi)用效益進(jìn)行分析。研究顯示，新能源提水機(jī)組是牧區(qū)實(shí)用性較強(qiáng)的供水機(jī)組，在使用期中太陽(yáng)能提水年均節(jié)約5.73萬元/a，是內(nèi)燃機(jī)組總費(fèi)用的86.14%；不計(jì)算拉水效益情況下，風(fēng)能提水年均節(jié)約1.77萬元/a，是內(nèi)燃機(jī)組費(fèi)用的57.12%；風(fēng)光互補(bǔ)提水年均節(jié)約0.28萬元/a，內(nèi)燃機(jī)組和拉水總費(fèi)用的12.54%；計(jì)算拉水效益情況下，風(fēng)能提水年均節(jié)約7.23萬元/a，是內(nèi)燃機(jī)組和 拉水總費(fèi)用的84.45%；風(fēng)光互補(bǔ)提水年均節(jié)約8.03萬元/a，內(nèi)燃機(jī)組和拉水總費(fèi)用的80.54%。

新能源提水設(shè)備的使用降低了牧民體力勞動(dòng)，減少了用水費(fèi)用，提高了用水方便程度，節(jié)約了燃料的使用，每年可節(jié)約燃油17 904 L，相當(dāng)于減少“二氧化碳”排放量39.32 t，新能源設(shè)備的使用具有較好的環(huán)境和社會(huì)效益。

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