農(nóng)村冬季取暖難題有新解

　　“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能采暖管理平臺建設(shè)”項目是由北京理工大學(xué)從2020年開始立項研究，目前網(wǎng)頁上咨詢評論上百萬條，已累計落地 400 套太陽能采暖設(shè)備系統(tǒng)。

　　“去年10月份安裝好的太陽能取暖設(shè)備系統(tǒng)，在剛剛過去的采暖季發(fā)揮了大作用，300平米房屋每月供暖電費平均才600元。”家住北京市順義區(qū)吳大鵬日前接受《中國能源報》記者采訪時高興地說，“我從網(wǎng)上看到北京理工大學(xué)學(xué)生研發(fā)的太陽能云控器為核心的太陽能采暖解決方案，覺得可行，就慕名安裝。”

　　與吳大鵬一樣，曹妃甸機關(guān)事務(wù)管理局局長劉海景也是在網(wǎng)上看到相關(guān)信息后，為父母安裝太陽能取暖設(shè)備系統(tǒng)的。這款被網(wǎng)友們慕名安裝的太陽能采暖設(shè)備，是近日剛剛獲得第十三屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽全國決賽金獎的“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能采暖管理平臺建設(shè)”。

　　記者采訪了解到，“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能采暖管理平臺建設(shè)”項目是由北京理工大學(xué)從2020年開始立項研究，目前網(wǎng)頁上咨詢評論上百萬條，已累計落地 400 套太陽能采暖設(shè)備系統(tǒng)。

　　西北農(nóng)村采暖問題嚴(yán)重

　　談及研究太陽能采暖系統(tǒng)的初衷，2020數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)趙雅琪告訴《中國能源報》記者，“2019年11月團(tuán)隊前往山西省方山縣胡堡村調(diào)研時，走進(jìn)村民尹爺爺家中，寒冷的冬季屋內(nèi)竟沒有比屋外暖和多少，尹爺爺告訴我們‘燃煤費用太貴舍不得燒，能挨過去就挨過去’。為詳細(xì)了解當(dāng)?shù)厝∨闆r，我們迅速在方山縣附近展開調(diào)研。”

　　西北鄉(xiāng)村地區(qū)由于位置偏遠(yuǎn)、管道等基礎(chǔ)設(shè)施落后，燃煤仍然是主要的采暖方式。據(jù)了解，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一家每年的采暖需要2噸煤，費用近3000元，已占到可支配收入的30%以上。2020年前后不斷飆升的煤價使得整個西北地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和村民家庭都陷入了采暖困境。

　　“在方山縣附近的一家鱸魚養(yǎng)殖中心，煤價上漲導(dǎo)致其營收驟降，周邊產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇減小，造成大范圍的農(nóng)民失業(yè)。這些嚴(yán)峻的采暖現(xiàn)狀深深觸動著我們，從那時起，為西北鄉(xiāng)村送去溫暖的種子便慢慢在內(nèi)心萌芽。”趙雅琪說，“我們調(diào)研內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、山西等多個西北農(nóng)村地區(qū)后發(fā)現(xiàn)，西北地區(qū)缺乏可行采暖方案，采暖基本靠扛。”

　　西北地區(qū)大多為太陽能資源豐富的一、二類地區(qū)，光能直接轉(zhuǎn)化為熱能可以提供充足熱量供暖，經(jīng)過初步考慮與調(diào)研，趙雅琪和團(tuán)隊采用了這種綠色清潔、持續(xù)穩(wěn)定的可再生能源。

　　新思維解決掣肘難題

　　不過，傳統(tǒng)太陽能有一個缺陷，那就是“看天營業(yè)”，在無太陽光照射條件下系統(tǒng)性能就會大幅降低，需要電輔助加熱。與此同時，市面上家用太陽能采暖設(shè)備效率低、溫控差、成本高，每個痛點都嚴(yán)重制約著傳統(tǒng)設(shè)備在西北地區(qū)的大面積推廣。

　　上述難題擺在團(tuán)隊面前，趙雅琪介紹，最初想用最好的設(shè)備達(dá)到高效率，但效果差強人意，高昂的成本無法在鄉(xiāng)村普及。如何保持高效率的情況下大幅度降低成本便成為需要解決的首要問題，團(tuán)隊成員不斷實驗，研究傳統(tǒng)系統(tǒng)的供熱方式，并與指導(dǎo)老師持續(xù)地交流，終于發(fā)現(xiàn)了突破口。“通過引入物聯(lián)網(wǎng)模塊，依托云端穩(wěn)定準(zhǔn)確的算力實現(xiàn)智能蓄熱，夜晚將熱水回流，并精準(zhǔn)地在第二天日出時上水，多吸收獲得40%的熱量，同時，自動追光算法的引入，還可以將成本下降30%，經(jīng)不斷的迭代與試點，可以實現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的供暖供熱。”

　　2019級信息與電子學(xué)院王一飛向記者介紹，在嘗試?yán)没ヂ?lián)網(wǎng)授時和多維傳感器信息解決白天精確上水的技術(shù)難題時，由于一直尋找不到合適的判定參數(shù)，導(dǎo)致實驗屢次失敗，炸管頻發(fā)，前前后后經(jīng)歷了100多次實驗的失敗。

　　“同學(xué)們利用所學(xué)知識，把物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用到太陽能采暖系統(tǒng)設(shè)備的研發(fā)中，極大提高太陽能的利用效率，降低設(shè)備成本，非常適合在廣大農(nóng)村地區(qū)的推廣和應(yīng)用。”北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院指導(dǎo)老師李東偉接受《中國能源報》記者采訪時表示，太陽能的應(yīng)用有著廣闊前景，國家能源局也出臺了很多支持政策，在采暖領(lǐng)域鼓勵“太陽能+”的推廣和應(yīng)用。

　　應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

　　“我們支持學(xué)生探索研究太陽能采暖系統(tǒng)，不以盈利為目的。目前，我們在農(nóng)村做了很多試點，取得了很好的效果，用戶普遍反饋可以節(jié)能70%以上。”北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院黨委書記崔嵬對《中國能源報》記者坦言，“太陽能設(shè)備采暖系統(tǒng)存在初裝費偏高的問題，70平方米大約5000元左右，農(nóng)民還是有顧慮。我們希望與政府、銀行開展更多合作，通過分期還貸等形式服務(wù)鄉(xiāng)村振興。下一步，我們重點要把產(chǎn)品原理和使用年限、投資回報率等問題講清楚，讓老百姓沒有后顧之憂。”

　　記者采訪了解到，北京理工大學(xué)太陽能采暖項目在“溫暖鄉(xiāng)村”“富裕鄉(xiāng)村”中發(fā)揮了積極作用。在山西省，與方山縣胡堡村合作共建清潔能源采暖示范村，為150戶村民安裝太陽能采暖設(shè)備系統(tǒng)，室內(nèi)溫度維持18攝氏度以上;在內(nèi)蒙古自治區(qū)，為烏蘭察布四子王旗安裝了107 座凈水機房太陽能供暖防凍項目。

　　中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會清潔供熱分會副會長陳講運接受《中國能源報》記者采訪時表示，太陽能取暖有廣闊的市場，我們測算，太陽能供熱市場規(guī)?？蛇_(dá)萬億級。例如，北京理工大學(xué)研究的智能化太陽能采暖控制技術(shù)，除了可以為老百姓取暖，還可以不斷擴展應(yīng)用范圍。養(yǎng)雞場供熱、鱸魚養(yǎng)殖、花卉養(yǎng)殖、水泥等各種場景都能應(yīng)用。目前，學(xué)生們正在研究太陽能恒溫水槽，給河北省養(yǎng)牛戶提供更好的應(yīng)用解決方案。

　　李東偉對記者表示，作為一個大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項目，雖然取得了一些成績，但是還存在很多先天性的問題，譬如，如何協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)和創(chuàng)業(yè)的難題。北京理工大學(xué)孵化器給了同學(xué)們很多支持，未來如何把事業(yè)做大做強仍擺在他們面前。“我們希望通過太陽能取暖項目，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合能力，讓學(xué)生們對能源有一個更深入的了解。今年還有新的隊員加入，也許在不久的將來，項目團(tuán)隊又能研發(fā)出新的突破性技術(shù)。”

　　中國能源報 記者 蘇南