风光互补发电系统在农村水环境污染治理中的应用

　　摘要：综述了我国农村水环境污染现状，分析了造成农村水污染的主要原因，提出了以风光互补离线发电系统来治理农村水环境污染的方法。

　　关键词：农村；水环境污染；风光互补；治理对策

　　1引言

　　在过去的40多年里，我国的环境治理主要以城市环境和工业环境治理为主，农村环境基础设施薄弱，环境保护工作相对滞后。随着农村生活条件的改善和农村经济的发展，农村环境问题也已经越来越突出，因此，农村环境问题成为我国环保工作中的重中之重。

　　2农村水环境污染现状

　　我国水资源严重短缺，人均水资源占有量仅为世界人均值的1/4。水污染造成的水质性缺水，更加剧了我国水资源短缺的状况[1]。农村水环境包括分布在广大农村的河流、湖泊、池塘、水库及地下水等。

　　在我国的农村地区，地下水为主要的饮用水源[2]。根据中国地质环境监测院公布的信息，对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东8个省（自治区、直辖市）641眼井的水质监测结果显示，水质适用于各种使用用途的Ⅰ～Ⅱ类监测井仅占评价监测井总数的23%，适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类监测井占239%，适合除饮用外其他用途的Ⅳ～Ⅴ类监测井占总数的738%。另外根据调查数据显示，在全国进行地下水水质评价的1996万km2的面积中，Ⅰ类和Ⅱ类水质仅占总评价面积的498%。Ⅲ类占3553%，Ⅳ和Ⅴ类占了5949%[3]。

　　3农村水环境污染成因分析

　　农村发展的总体趋势是生活用水量、生活垃圾产生量逐年增加的，已严重影响到广大农村居民的生活质量。造成农村水环境污染的主要因素主要有以下几个方面。

　　（1）农村垃圾由于人口居住分散，大多数农村没有有效的垃圾收集、处理体系，垃圾堆放现象普遍。堆放的垃圾可随地表径流进入河流湖泊，垃圾渗透液流入地表径流，或渗入土壤污染地下水[4]。

　　（2）禽畜养殖业发展的同时，禽畜粪便排放量也急剧增多，已成为农村环境污染的主要污染源之一，据统计，目前80%的规模化养殖场没有污染治理措施[5]。畜禽粪便中含有大量的氮、磷和有机污染物，一旦流入江河湖泊，会造成COD、TN、TP等主要污染指标超标和水体富营养化，畜禽粪便中的有毒有害物质会造成地下水的污染。

　　（3）由于我国大多数农村地区的缺乏环保观念，一味盲目的追求产量、产值，目前农药和化肥过量使用，甚至乱用、滥用现象严重，致使农药和化肥成为农村环境污染的主要污染源。同时，我国农药利用率一般只有10%～20%，余下的80%～90%则流失在水体、土壤和空气中[6]。而有效利用率较低，进一步加重了化肥污染问题。目前我国的化肥利用率不及西方发达国家的1/2，平均只有30%～50%，剩余的50%～70%通过各种途径流失[7]。

　　4风光互补方案

　　要解决农村污水治理中的长期稳定可靠的供电问题，只能依赖当地的自然能源。太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风电和光电系统都存在一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但每天的发电量受天气的影响很大，会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。

　　41系统构架

　　风光互补独立发电系统可分为：风机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池和逆变器几个部分。风光互补控制器的作用是将风机和太阳能电池板发出的电能合理控制给蓄电池充电，提高充电效率，保证充电安全。蓄电池储存能量，供用户需要时使用。逆变器将蓄电池的直流电逆变为220V的交流电，方便用户使用

　　5结语

　　（1）在本例中，风光一体系统度电成本仅为常规供电系统的一半，从经济性上完全胜出。对于常规供电系统来讲，随着供电距离、供电容量的增加，度电成本下降明显，但在小型、短距离供电系统中，风光互补发电系统具有明显优势。

　　（2）使用风光互补发电系统能大大降低环境污染，与沼气发生系统同属新能源利用领域，二者的结合相得益彰，具有理想的社会效益。

　　参考文献：

　　[1] 周爱萍我国农村水污染现状及防治措施[J]安徽农业科学，2009，37（9）：4345～4346，4348

　　[2] 罗兰我国地下水污染现状与防治对策研究[J]中国地质大学学报，2008，8（2）：72～75

　　[3] 唐克旺，吴玉成，侯杰中国地下水资源质量评价（Ⅱ）-地下水水质现状和污染分析[J]水资源保护，2006，22（3）：1～4，8

　　[4] 姚伟，曲晓光，李洪兴，等我国农村垃圾产生量及垃圾收集处理现状[J]环境与健康杂志，2009，26（1）：10～12

　　[5] 李晓光，周其文，胡梅，等中国畜禽粪便污染现状及防治对策[J]中国农学通报，2008（24）：77～80

　　[6] 黄山松我国农村水污染现状及防治对策[J]工程与建设，2008，22（2）：224～226

　　[7] 万洪富我国区域农业环境问题及其综合治理[M]北京：中国环境科学出版社，2005