光伏水泵系統(tǒng)工程設(shè)計與應(yīng)用實踐

劉祖明， 葉燎原， 李杰慧， 李景天，孫建平， 陳隆正， 馬遜， 屈盛

(1.云南師范大學(xué) 云南省農(nóng)村能源工程重點(diǎn)實驗室，云南 昆明 650500；2.云南卓業(yè)能源有限公司，云南 昆明 650217)

1 前 言

始于2009年末的干旱，給云南、貴州、廣西、重慶、四川等地的人民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的影響，甚至一些工廠也因為缺水而停產(chǎn).2010年，嚴(yán)重干旱造成云南全省742萬人、459萬頭大牲畜飲水困難；小麥播種面積3 700萬畝，而受災(zāi)面積達(dá)3 148萬畝，占播種面積的85%.政府在抗旱方面投入巨大，主要是保障人畜飲水安全，云南各災(zāi)區(qū)采取憑票供水、筑壩蓄水、組織運(yùn)水等措施保障災(zāi)區(qū)民眾用水.運(yùn)水方面動用了消防車、拖拉機(jī)、畜力車等.

干旱時是太陽能最充足的時候，“天大旱，它大干”，太陽能光伏提水正好可以充分發(fā)揮作用.為此我們開展了光伏提水的實際應(yīng)用研究，為云南、四川的科技抗旱做一些力所能及的工作；在實際工作中對光伏水泵的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，取得了一系列成果，目前的技術(shù)達(dá)到了國內(nèi)外領(lǐng)先水平.

太陽能光伏水泵亦稱光伏水泵或太陽能水泵，是通過太陽電池將光能轉(zhuǎn)變成電能，然后驅(qū)動水泵工作的設(shè)備.光伏水泵系統(tǒng)設(shè)備主要由三部分構(gòu)成：光伏發(fā)電部分—光伏組件，這是光伏水泵的能源來源，由于是采用光生伏特效應(yīng)原理的光伏組件供電，因此這類水泵統(tǒng)被稱為光伏水泵；光伏水泵控制部分—光伏水泵控制逆變器；提水機(jī)械部分—水泵.附加還有管道、機(jī)房和蓄水池等設(shè)施.光伏水泵系統(tǒng)全自動地運(yùn)行，日出而作，日落而歇，無須人員隨時看管，維護(hù)工作量低，沒有污染，是理想的集經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保效益為一體的綠色能源高技術(shù)產(chǎn)品.

國際上早在20世紀(jì)70年代末就開始研究光伏水泵，早期先將太陽電池所發(fā)的電儲存在蓄電池中，再從蓄電池中取電供水泵使用；直流水泵可直接使用，只需要簡單的充放電控制，交流水泵還需要通過逆變器將蓄電池中直流電逆變成三相交流電.這種方案投資很大，使用壽命較短.為降低投資，通常使用直流水泵的系統(tǒng)較多，直流水泵功率一般都不大于2.2 kW.由于早期太陽電池非常昂貴，光伏水泵系統(tǒng)投資很大，所以基本上沒有大的系統(tǒng)[1-3].

我國20世紀(jì)80年代中期由德國援助開展了光伏水泵試驗運(yùn)行，在九十年代中期合肥工業(yè)大學(xué)開始了我國光伏水泵系統(tǒng)的自主研發(fā)[4-7].近幾年我們在云南、四川開展了大型光伏水泵系統(tǒng)應(yīng)用工作，多次刷新了光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模的記錄[8-10].

2 光伏水泵系統(tǒng)使用條件及優(yōu)勢

光伏水泵系統(tǒng)以太陽能發(fā)電作為動力，需要在日照條件好的區(qū)域使用，通常應(yīng)該在具備三類及以上太陽能資源的地區(qū)使用效益才比較好，即一般要求年太陽輻射值不低于4.2 GJ/m2[11].

光伏提水與柴油機(jī)抽水相比具有壓倒性的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢.常規(guī)電網(wǎng)供電提水一般需要架設(shè)電網(wǎng)或者更換變壓器，在架設(shè)電網(wǎng)距離大時，架設(shè)電網(wǎng)的費(fèi)用會大于光伏水泵系統(tǒng)的投資，即使距離不大，一般情況下架設(shè)電網(wǎng)的費(fèi)用加上2～6年抽水電費(fèi)也會超過光伏提水系統(tǒng)電源部分的投資，而光伏水泵的電源系統(tǒng)可以可靠地運(yùn)行25年以上，因此光伏提水相比常規(guī)電網(wǎng)供電提水也有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢.雖然陰雨天和夜間光伏水泵不能抽水，但通過建設(shè)適合的高位蓄水池就可以很好的保證各種時段的用水問題.在這種前提下，光伏提水技術(shù)是目前最經(jīng)濟(jì)可靠的提水技術(shù).

3 光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計

光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計與常規(guī)水利上的取水泵站基本相同，但由于光伏水泵電源是光伏發(fā)電，因此需要同時按照光伏電站及取水泵站的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行.一般設(shè)計步驟如下：

3.1 水源確定

水源的性質(zhì)及出水量是水泵系統(tǒng)建設(shè)及投資的重要依據(jù).不同的水源采用的水泵有很大的差別，一般水源在地下深處需要采用潛水泵，如果水中泥沙含量大，則要采用污水泵，有良好進(jìn)水條件時多采用單級、多級離心泵等.確定水源時一個最重要的條件是干旱季節(jié)水源不能干涸，否則最需要水的時候光伏水泵無水可抽，無法發(fā)揮作用.

一般池塘的水位相對變化較小，但需要確定干旱時的最低水位和水深.對深井需要確定井深、井的直徑、水位、動水位及出水量.對河流需要確定干旱季節(jié)的最低水位、水深和洪水季節(jié)的最高水位.

3.2 用水量確定

人畜飲水和作物灌溉用水均可參照云南省用水定額標(biāo)準(zhǔn)[12]，具體需要水量應(yīng)根據(jù)實際情況來確定，既要滿足當(dāng)前的需要，不浪費(fèi)，又要考慮近期發(fā)展的需要，還有最重要的是有多少資金，應(yīng)根據(jù)資金情況量力而行.

灌溉用水取決于種植作物，特別是灌溉方式，光伏水泵系統(tǒng)雖然是目前最經(jīng)濟(jì)的提水技術(shù)，但投資仍較大，必須采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)節(jié)約用水，降低投資.特別是僅種植烤煙時，主要是保苗水，需要的時段只有1～2個月，并且是在陽光最好的三、四月份，那么可以提前3～5個月就進(jìn)行提水，并將其存在較大蓄水池中，這樣日提水量可降低到灌溉需要量的三分之一到四分之一，系統(tǒng)投資可以大幅降低.

3.3 水泵選型

水泵是光伏水泵系統(tǒng)的核心部件之一，也是今后系統(tǒng)維護(hù)的重點(diǎn)，水泵的選型是光伏水泵系統(tǒng)的核心問題之一，必須認(rèn)真細(xì)致，盡量考慮多方面的因素.

水泵選型的原則：(1)揚(yáng)程、流量滿足要求；(2)水泵使用壽命長，維護(hù)便易，應(yīng)盡量選用商業(yè)化程度高的知名廠家成熟高質(zhì)量產(chǎn)品；(3)效率高，需要的光伏方陣小.需要盡量考慮水泵工作在高效率段.

水泵的種類很多，生產(chǎn)廠家更是競爭激烈，價格、質(zhì)量差異很大，因此水泵性價比的綜合考慮也是項目設(shè)備選型的重要環(huán)節(jié)：

(1)通用離心泵是目前比較適合光伏水泵系統(tǒng)使用的水泵，包括各種自吸泵、管道泵和潛水泵等，具有效率較高、價格便宜、維修維護(hù)渠道多、最適合各地農(nóng)村使用、未來的運(yùn)行維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)；只要揚(yáng)程及流量滿足，這是首選的水泵類型.電機(jī)可以選用變頻電機(jī).

(2)容積泵(含活塞泵、往復(fù)泵等)具有效率高、揚(yáng)程超高的特點(diǎn)，最高揚(yáng)程能超過1 000米，特別適合高揚(yáng)程小流量的場合使用，因此盡管其存在價格較高、體積大、重量大、噪聲大、維護(hù)要求高、更換費(fèi)用高等不足，仍是光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計中值得選用的泵型，在一些建設(shè)項目中也具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)性，尤其是其高揚(yáng)程的優(yōu)勢，在高山峽谷地帶還往往成為較好甚至唯一的可選泵型.電機(jī)可以選用變頻電機(jī).

(3)直流水泵是指采用的電機(jī)是直流的，泵具體可能是離心泵或容積泵的水泵，也是效率較高、控制簡單的水泵，比較適合光伏水泵應(yīng)用；只是水泵價格高昂、種類極少(主要是市場很小，廠家也極少)，今后的運(yùn)行維護(hù)更換費(fèi)用也極高.

考慮流量時一般設(shè)計一天按水泵能滿負(fù)荷工作5個小時考慮.太陽資源較好的地區(qū)或雙泵、多泵系統(tǒng)設(shè)計的水泵滿負(fù)荷工作時間可以適當(dāng)加長，如按5.5或6小時考慮，一般在干旱季節(jié)的晴天，經(jīng)過實際水泵運(yùn)行情況調(diào)查，這個時間是能滿足的，但冬季在冬至附近時段還達(dá)不到5小時.具體按當(dāng)?shù)靥柲苜Y源及供水的要求來取值.

水泵功率可以采用下式簡單估計：

式中：P為水泵理論需要功率，單位為kW；Q為光伏水泵系統(tǒng)晴天日提水量，單位為m3；H為系統(tǒng)靜揚(yáng)程，單位為m；L為水源到蓄水池的管道距離，單位為m；ρ為沿程管阻及管件阻力之和，單位為m；g為重力加速度，9.81 m/s2；h為光伏水泵滿負(fù)荷工作時間，單位為s；η為水泵的工作效率.計算的數(shù)值供參考，具體水泵的功率需要根據(jù)流量及揚(yáng)程的需要查閱廠家水泵的手冊確定，一般均需要不小于這個數(shù)值.

稍大的光伏水泵系統(tǒng)盡量采用雙泵或多泵系統(tǒng)，一方面系統(tǒng)效率高，能充分利用太陽輻照度低時的能源，使系統(tǒng)的日運(yùn)行時間延長；另一方面多臺水泵也能互為備用，有一臺損壞或需要維護(hù)時，其他水泵仍能工作，保證一定的供水量.并聯(lián)水泵的臺數(shù)也不能太多，因為多臺水泵的并聯(lián)使系統(tǒng)效率下降太多.在流量要求很大時需要架設(shè)單獨(dú)輸水管道來滿足更多水泵的并聯(lián)要求.

3.4 光伏水泵控制逆變器選型

在光伏水泵系統(tǒng)中，光伏組件和水泵是有廣泛應(yīng)用實踐的技術(shù)成熟產(chǎn)品，關(guān)鍵在于如何選型配置、利用好，當(dāng)然也有不斷引入新技術(shù)、采用高效率產(chǎn)品的問題；對于無儲能裝置的光伏水泵系統(tǒng)，控制逆變器是系統(tǒng)的核心技術(shù).

光伏水泵不像常規(guī)交流電網(wǎng)供電的水泵.因為光伏組件所發(fā)的電是直流電，需要通過逆變器將直流電逆變成三相交流電供水泵使用；由于太陽能是隨時變化的，不僅從早到晚每天要經(jīng)歷由弱變強(qiáng)、由強(qiáng)變?nèi)醯淖匀恢芷冢捎谠茖拥挠绊懝鈴?qiáng)的瞬變幅度也很大，甚至1秒鐘之內(nèi)變化超過50%.對于無儲能裝置的光伏水泵系統(tǒng)保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行、控制水泵的工作狀態(tài)、調(diào)整負(fù)載功率是控制技術(shù)的關(guān)鍵；既要根據(jù)陽光的強(qiáng)弱確定水泵的運(yùn)行狀態(tài)，以使光伏系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)附近，從而獲得最高的光電轉(zhuǎn)換效率，又要使水泵的運(yùn)行隨陽光的強(qiáng)弱及時變化以保證在光強(qiáng)突然大幅變化時水泵狀態(tài)的及時平穩(wěn)變化.

光伏發(fā)電的輸出功率不僅隨輻照度、環(huán)境溫度變化，而且與系統(tǒng)的工作電壓有關(guān)，在一個環(huán)境狀態(tài)(光強(qiáng)、溫度)下對應(yīng)一個特定的工作電壓，光伏發(fā)電的輸出功率有個唯一的最大值.如何保障光伏水泵系統(tǒng)的高效率是目前光伏水泵控制的核心難題之一.需要選擇可靠性高、系統(tǒng)效率高的光伏水泵專用控制逆變器.

光伏水泵控制逆變器的容量必須滿足已選型水泵的重載啟動.在云南高原使用還必須考慮由于海拔高所帶來的容量下降，保障系統(tǒng)長期可靠運(yùn)行，一般要求光伏水泵控制逆變器的功率比水泵電機(jī)功率大一級.

3.5 光伏電源系統(tǒng)設(shè)計

光伏方陣是整個系統(tǒng)的動力核心，光伏組件的選型及配置是確定光伏水泵系統(tǒng)性價比的主要因數(shù).根據(jù)太陽電池的光強(qiáng)溫度特性及壽命周期的性能演變特性，光伏組件容量比水泵設(shè)計提水功率大一定比例才是比較合理的配置：

光伏組件的標(biāo)稱功率指的是標(biāo)準(zhǔn)條件下(光譜分布AM 1.5，輻照度1 000 W/m2，溫度25 ℃)測試的最大功率.因為光伏組件是負(fù)溫度系數(shù)器件，在晴天陽光照射下，光伏組件結(jié)溫一般比氣溫高25 ℃至30 ℃，在云南的大部地區(qū)也就等于光伏組件的晴天實際工作溫度一般為60 ℃左右；一般晶體硅光伏組件的輸出功率溫度系數(shù)約為-0.4%/℃(不同類型的組件有不同值，具體應(yīng)根據(jù)使用組件的實際數(shù)據(jù)確定)，且在實際工作時有約14%的溫度損耗.在實際使用中由于組件上的灰塵遮擋、組合損耗、線損和控制逆變器效率等，還存在約8%至10%左右的系統(tǒng)損耗.此外光伏組件在其25年的使用壽命中允許有20%的功率衰減，因此考慮到光伏水泵系統(tǒng)25年的正常使用壽命期，保證適當(dāng)?shù)慕M件余量是必需的.再加上水利設(shè)計中的一些因數(shù)(管距、管阻等)偏差可能導(dǎo)致的提水功率偏大，水泵的高效運(yùn)行區(qū)間要求等因數(shù)，適度再考慮5%左右的設(shè)計余量是合理的.

光伏子系統(tǒng)電壓設(shè)計應(yīng)充分考慮光伏系統(tǒng)的電壓溫度關(guān)系：設(shè)計工作電壓應(yīng)保證全年對負(fù)載的有效供電，系統(tǒng)可能達(dá)到的最高電壓不能超過單塊光伏組件所能承受的最大系統(tǒng)電壓，也不能超過控制系統(tǒng)所能承受的最高系統(tǒng)電壓，同時又要使全年系統(tǒng)大部分工作時間內(nèi)的電壓在光伏水泵控制逆變器的最大功率跟蹤范圍內(nèi).

光伏方陣總功率一方面取決于上述系數(shù)，同時還與水泵的性能密切相關(guān)，具體設(shè)計需要根據(jù)廠家目前能提供規(guī)格來選取，使總功率的數(shù)值盡量靠近理論值.

目前通常采用固定傾角的模式來安裝光伏組件.光伏組件的傾角按用水需要優(yōu)化計算，適當(dāng)兼顧全年提水或為灌溉季節(jié)準(zhǔn)備提水的要求，具體方法見文獻(xiàn)[13].

光伏方陣需要安裝在地基穩(wěn)定，陽光照射優(yōu)良的地方.光伏子陣布置應(yīng)根據(jù)地形盡量減少占地，但又必須滿足獨(dú)立光伏電站技術(shù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求[14].

3.6 防雷系統(tǒng)設(shè)計

對于光伏組件陣列采用全陣列接地，所有組件金屬邊框及支架陣列連接在一起，形成整體接地網(wǎng)，接地電阻達(dá)到小于10 Ω的國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)防雷接地要求.

匯流箱、光伏控制逆變器電路中裝有的防雷器模塊與接地裝置連成等位體，所有水泵電機(jī)外殼、電氣設(shè)備外殼、配電柜(箱)的接地母線、架構(gòu)均與接地裝置連接成等位體.

3.7 管道設(shè)計

通常水泵揚(yáng)水系統(tǒng)管道設(shè)計按水力學(xué)原理，根據(jù)流量、管道距離及管道特性計算，一般要求管道沿程阻力小于5%，具體數(shù)值取決于管道建設(shè)投資與系統(tǒng)揚(yáng)程關(guān)聯(lián)的其他設(shè)備投資的綜合平衡.

吸水管路應(yīng)盡可能短，減少配件.

送水管能使任何一臺水泵及閘閥停用檢修而不影響其他水泵工作.

出水管上應(yīng)設(shè)閘閥、止回閥或壓力表，并宜設(shè)置防水錘裝置.

管道的耐壓必須滿足水泵系統(tǒng)的要求.為降低成本可以采用分段逐步降低耐壓要求的方法設(shè)計建設(shè)管道.特別是高揚(yáng)程系統(tǒng)需要按要求仔細(xì)核算管道的耐壓.

管道的類型在滿足耐壓要求的前提下可以采用鋼管或PE管，具體看管道架設(shè)的條件和要求確定.

管道的連接方式有焊接及法蘭連接，具體根據(jù)施工條件及業(yè)主的要求進(jìn)行.

在管路布置上要求管路盡量直行，盡可能避免彎頭，特別是盡量減少使用直角彎頭來減少管道阻力.為了承受管路中壓力所造成的推力，應(yīng)在必要的地方(如彎頭、三通處)裝置支墩、拉桿和鎮(zhèn)墩等，避免這些推力傳給水泵.

3.8 機(jī)房設(shè)計

機(jī)房首先應(yīng)滿足機(jī)電設(shè)備布置、安裝、運(yùn)行和檢修的要求；應(yīng)按相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置通風(fēng)、排水、照明等設(shè)施.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合民用建筑相關(guān)規(guī)范要求，還要求抗震烈度達(dá)到當(dāng)?shù)氐目拐鹨?修建時應(yīng)與電器和管道施工配合，預(yù)埋、預(yù)留孔洞.

泵房長度：根據(jù)水泵機(jī)組臺數(shù)、布置形式、機(jī)組間距、邊機(jī)組段長度和安裝檢修間距等因素確定，并應(yīng)滿足機(jī)組吊運(yùn)和泵房內(nèi)部交通的要求.

泵房寬度：根據(jù)機(jī)組及控制逆變器、輔助設(shè)備布置要求，進(jìn)出水管道的尺寸，工作通道寬度，進(jìn)、出水側(cè)必需的設(shè)備吊運(yùn)要求等因素確定.

機(jī)房面積既要滿足設(shè)備布局的要求，又要厲行節(jié)約，不要浪費(fèi)，否則會增大投資.

機(jī)房地基應(yīng)有足夠承載能力，地基不能滿足承載要求時應(yīng)采取換土等技術(shù)措施.機(jī)房地基設(shè)置深度根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，要求要滿足水泵長期可靠運(yùn)行.

泵房進(jìn)戶門為方便設(shè)備的進(jìn)出，采用向外的雙開鐵門.對于重量比較大的水泵，泵房在適當(dāng)位置安裝起吊機(jī)械，便于安裝、維修及更換水泵.

3.9 蓄水池設(shè)計

蓄水池是光伏水泵系統(tǒng)中不可缺少的重要部分，光伏水泵的理念是細(xì)水長流，只要陽光達(dá)到閾值就能抽水，將太陽電池發(fā)電蓄電變成了蓄水，蓄水池成本不高，使用壽命很長，這是光伏水泵系統(tǒng)的最根本的特點(diǎn).

有時需要建設(shè)水源點(diǎn)蓄水池，主要是滿足水泵滿負(fù)荷工作時的流量要求，并且能達(dá)到一定過濾效果.

對人畜飲水工程，高位水池的容積應(yīng)能滿足至少3～5天的晴天日提水量，且高程需要滿足能夠自流到所有家庭的要求.水池必須采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且需要加蓋封閉，水池建設(shè)需要滿足國家的相關(guān)規(guī)范.水質(zhì)需要達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn).

對于作物灌溉用水則需要水池容積越大越好.比如一年僅干旱時期的1～2個月澆灌，其余時間均不用，那可以提前3～5個月抽好水放在蓄水池中，在需要時放出，這樣系統(tǒng)的規(guī)模就比較合適，這時就需要儲存幾個月的用水.灌溉用水所使用的蓄水池要求不高，不一定要采用鋼筋混凝土的水池，一些水潭、池塘均可，只要不漏水即可.可以采用一些廉價的技術(shù)，如土工布來處理水的滲漏.

當(dāng)?shù)匦问潜容^陡峭的山坡時，不需要將所有的水都提高到山頂水池再放下來，這樣能量浪費(fèi)很大，不經(jīng)濟(jì).在灌溉土地較多的半坡可以再建設(shè)一個水池或幾個水池.將水池分散建設(shè)也能降低投資，更重要的是避免由于很大水池的重量導(dǎo)致滑坡而損壞.水池建設(shè)的位置必須有穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并能承受水池蓄水后的重量.

4 光伏水泵系統(tǒng)核心技術(shù)及工程應(yīng)用實踐

云南師范大學(xué)聯(lián)合云南卓業(yè)能源有限公司在云南省科技廳、能源局和水利廳等支持下，開發(fā)的光伏水泵在水泵控制核心技術(shù)上取得了一系列突破，開發(fā)的“天眼”光伏水泵控制逆變器，能適應(yīng)云南當(dāng)?shù)靥栞椛淇焖僮兓莫?dú)特氣候，具有跟蹤及時、不掉線、自動啟動停機(jī)、水干和水滿保護(hù)停機(jī)等特點(diǎn)，在光伏水泵控制上率先在國內(nèi)實現(xiàn)了動態(tài)最大功率跟蹤，也率先實現(xiàn)了光伏水泵系統(tǒng)的多泵控制、光交并行和遙測遙控.

自2011年12月第一套光伏水泵系統(tǒng)在文山州西疇縣董馬鄉(xiāng)建成以來，已經(jīng)在云南、四川完成40多套光伏水泵系統(tǒng)的建設(shè).其中2012年5月在昆明市五華區(qū)廠口社區(qū)小村建成的18.5 kW水泵系統(tǒng)刷新當(dāng)時全國光伏水泵規(guī)模的紀(jì)錄；2012年9月建成的大理州龍山行政中心60 kW水泵系統(tǒng)刷新當(dāng)時世界光伏水泵規(guī)模的紀(jì)錄；2013年7月建成的四川省攀枝花市仁和區(qū)平地鎮(zhèn)迤沙拉村水泵系統(tǒng)功率117.5 kW，系統(tǒng)靜揚(yáng)程達(dá)到887 m，刷新世界光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模及最高揚(yáng)程兩方面的紀(jì)錄，也是國際上首次將大型高壓柱塞泵應(yīng)用于光伏水泵系統(tǒng)中.2014年12月建成的云南省保山市隆陽區(qū)瓦窯鎮(zhèn)木瓜村74 kW水泵系統(tǒng)刷新云南省光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模及最高揚(yáng)程兩方面的紀(jì)錄，在世界范圍內(nèi)該系統(tǒng)排在第二.2013年1月完成的大理州漾濞縣雞街鄉(xiāng)河口移民安置點(diǎn)系統(tǒng)是我省第一個大江提水的光伏水泵系統(tǒng)，目前在瀾滄江、金沙江和怒江均建設(shè)了光伏水泵系統(tǒng).

特別是在最大功率跟蹤方面，2014年實現(xiàn)的第5代技術(shù)MPPTSL，是針對光伏水泵系統(tǒng)開發(fā)的最大功率跟蹤技術(shù)：根據(jù)環(huán)境條件(光強(qiáng)、溫度)鎖定光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)，以保證水泵有效平穩(wěn)運(yùn)行為控制基礎(chǔ)，控制模式有效容納了水泵系統(tǒng)的機(jī)械慣性等系統(tǒng)紊動、延滯特性，兼顧光強(qiáng)變化的高速響應(yīng)；效率較常規(guī)MPPT技術(shù)提高約20%，較固定電壓跟蹤技術(shù)效率提高30%以上.

在多泵控制方面，目前的第4代技術(shù)具有獨(dú)立控制，在陽光穩(wěn)定情況下后續(xù)水泵的啟動不對前面已經(jīng)工作的水泵造成干擾，可實現(xiàn)兩個相同水泵、不同水泵及三個水泵并聯(lián)、串聯(lián)等控制.在實際運(yùn)行的系統(tǒng)中已有2個三泵、5個雙泵系統(tǒng)，最長的已經(jīng)運(yùn)行兩年多.

光交并行技術(shù)也發(fā)展到第5代技術(shù)，更可靠方便地實現(xiàn)光交并行，并且是優(yōu)先使用光伏發(fā)電，不夠部分才從電網(wǎng)補(bǔ)充，最大限度地發(fā)揮光伏發(fā)電的作用，節(jié)約了電費(fèi)，并且不對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾.

遙測遙控技術(shù)也發(fā)展到第2代，可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對光伏水泵系統(tǒng)的遙測遙控，可以在WINDOWS系統(tǒng)的電腦上實現(xiàn)，也可以在ANDROID系統(tǒng)的手機(jī)上實現(xiàn)，大大方便了使用.對水位也實現(xiàn)了通過無線電信號的遠(yuǎn)程監(jiān)控.

通過眾多工程實踐，不斷改進(jìn)、提高和創(chuàng)新技術(shù)是我們光伏水泵技術(shù)進(jìn)步的核心，目前在光伏水泵系統(tǒng)核心技術(shù)方面已經(jīng)申請專利，并有多項核心技術(shù)，所有這些技術(shù)積累使我們的光伏水泵控制技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，光伏水泵系統(tǒng)技術(shù)得到國內(nèi)外廣泛認(rèn)可.2013年9月發(fā)表的論文被評為第13屆中國光伏大會優(yōu)秀論文；2014年2月，領(lǐng)銜的“光伏水泵規(guī)模化應(yīng)用”被云南省科技廳及新華社云南分社評為“2013年度云南省科技十大進(jìn)展”；2014年6月，我們的光伏水泵智能化控制技術(shù)被聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織評為2014年度全球可再生能源領(lǐng)域最具投資價值的創(chuàng)新技術(shù)藍(lán)天獎(全球僅有10個項目獲獎，也是至今唯一頒發(fā)給光伏水泵的獎).

5 結(jié) 論

(1)光伏水泵系統(tǒng)特別適合云南克服水在低處、常規(guī)電網(wǎng)提水成本過高的難題，已經(jīng)建成的數(shù)十套光伏水泵系統(tǒng)運(yùn)行證明能低成本地解決當(dāng)?shù)厝罕姷娜诵箫嬎?、農(nóng)田灌溉問題，是我省全面實現(xiàn)小康建設(shè)不可缺少的技術(shù)手段，在我省經(jīng)濟(jì)建設(shè)，特別是在城鎮(zhèn)上山、產(chǎn)業(yè)上山戰(zhàn)略中做出越來越顯著的貢獻(xiàn)，有助于我省完成“民族團(tuán)結(jié)進(jìn)步示范區(qū)、生態(tài)文明建設(shè)排頭兵、面向南亞東南亞輻射中心”的新目標(biāo)和新定位.

(2)光伏水泵在不需要架設(shè)電網(wǎng)及更換變壓器前提下是目前最經(jīng)濟(jì)可靠的提水技術(shù).只要有太陽能資源、水源及光伏方陣安裝場地的保障便可滿足光伏水泵的使用條件.

(3)系統(tǒng)介紹了光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計要求及步驟.

(4)光伏水泵系統(tǒng)的核心控制技術(shù)取得了一系列突破成果：最新一代光伏水泵最大功率跟蹤技術(shù)MPPTSL、多泵控制、光伏并行、遠(yuǎn)程水位和遙測遙控等技術(shù)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平.

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