光伏水泵系统产业化关键技术及示范应用案例查看源代码讨论查看历史

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光伏水泵系统产业化关键技术及示范应用案例2009 年开始云南等遭遇了连续干旱，对群众的生活生产造成极大的影响，光伏水泵系统是采用太阳能光伏发电直接供电的提水系统。光伏水泵系统由光伏组件、光伏水泵控制逆变器、水泵及相关的管道、水池等构成，与传统泵站相比其他均为常规产品，只有光伏组件和光伏水泵控制逆变器是独特的。在需要重新架设电网或距离电网较远的地区建设光伏提水系统是最经济可靠的技术手段。

一、背景

早期的光伏水泵功率很小，且几乎集中在如何控制光伏水泵，直流光伏水泵占比很高，国内外均对光伏水泵系统研究较少，可以借鉴的技术不多，搞光伏专业的人不懂水利，搞水利的人不懂光伏，搞自动控制的人既不懂光伏、也不懂水利。专业的水利水电设计院专业知识不具备，同时光伏水泵技术相比较常规水利项目来说非常小，一般设计院不愿做设计，也不会做。因此那时全世界的光伏水泵系统技术都不高。

光伏发电及常规水泵提水当时已经是比较成熟的技术，但光伏水泵且是一个新的高新技术，由于太阳辐射随时变化，导致光伏发电功率也发生相应的变化，如何让水泵适应这种变化，同时还保持较高的工作效率是一个很大的挑战。光伏水泵涉及到光伏发电、水力学、自动控制等多个学科交叉综合，是一个新的高新技术，几乎是一个处女地，有众多的难题等待解决。

二、应用案例

1、项目概述

应用本技术在文山西畴董马乡建设的7.5kW光伏水泵，是云南省当时最大的光伏水泵系统。整个董马乡没有一条河，也没有一个水潭，这个技术是目前唯一的水源点，在抗旱时发挥了巨大作用。在日照充足的晴天，文山西畴光伏水泵系统可将约100吨以上40米深的地下水抽上40米扬程的150立方米储水池中，经管网送到各家各户。在连续晴天时，不仅可满足一般生活用水，还可为农业生产提供用水。该系统的建成结束了该村民小组87户家庭用水不便的历史。

全国其他地区共实际运行着130多套光伏水泵系统。

昆明市五华区西翥旅游生态新区有8套光伏水泵系统，厂口社区有2套，其中小村的18.5kW光伏水泵在2012年5月是全国最大的光伏水泵系统；东村社区有1套，大村社区有1套，新民社区有1套，陡坡社区有2套，陡普鲁社区有1套。大理州龙山行政中心于2012年9月5日建成1套光伏水泵系统，其60kW的规模是目前国内最大的光伏水泵，扬程50米，日提水量超过1000立方米，同时是目前流量最大的系统。四川攀枝花市有1套22kW的水泵系统，扬程319米，是目前扬程最高的系统。

2、主要效益

1）经济效益

就董马乡使用电网供电提水来进行对比。该村子已经通电，如架设电网距离可以计算为1km，电网费用大约是8万元，变压器要考虑30KVA 架设费用估 计9万元，合计是17万元，水泵功率是7.5kW，每天运行5小时，一年按照与太阳能相同的天数200天运行计算，每天耗电37.5kWh， 按电费0.5元/kWh计算，一年的电费是3750 元，加上变压器的容量费（云南电网统一为 27 元/KVA.月）9720元，一年的费用是13470元。而采用太阳能供电目前的价格大约是18万元，建成之后将不在产生其他费用，极大的节约了成本。

2）社会效益

光伏水泵系统工程的建设涉及到光伏水泵站的方方面面，深入系统的研究使我们得到了许多丰硕的成果，推动了光伏水泵系统技术的进步，提高了我国光伏水泵系统的技术水平。作为全国6个科技创新驱动精准脱贫实践分享典型之一，做了“光伏提水精准解决贫困山村吃水难问题”的报告，受到国务院扶贫办领导等的好评。

三、技术要点

1、关键技术描述

1）光伏水泵动态闭环控制技术，对光伏阵列的最大输出功率进行实时采样，实现了真实的最大功率跟踪(TMPPT),并根据最大功率点的数据，实时动态地控制水泵运作。

2）应对阳光激变技术，实时调节水泵的功率，使得水泵能在频繁变化天气下正常工作，提高了系统稳定性，避免了突然停机和水锤效应，相比传统光伏水泵，省去了蓄电池，降低了成本；

3）多泵并行控制技术，大幅度降低了光伏水泵的启动阀值，相比单泵系统，延长了抽水时间，增加了提水量，提高了系统的效率；

4）光交并行技术，同时兼有独立运行以及和交流市电并列运行的功能，并且创新的交-直-交集成控制技术避免了光伏发电对现有电网的影响，且相比单独运行的系统，能适应更多的用电实际。

5）特殊防雷技术，在控制逆变器系统、 发电及送电系统中，对雷击所有可能进入的通道都增加防范措施，对该区域专门增加高导电性能的提前放电避雷系统。

2、自主知识产权的设备、技术、产品、软件等

共授权专利8件，其中发明专利2件，实用新型专利3件，软件著作专利3件。

四、应用前景

光伏水泵将会是我国未来发展的一个重大科技课题，是目前提水最经济可靠的技术手段，对充分利用丰富的水力资源，促进抗旱救灾，保障民生，改变农业生产面貌，改善生态环境发挥重要作用；对于经济不发达地区，其具备有长期综合成本低、使用便利的优势，对推动农业等其他产业发展，促进当地就业、税收及县域经济的发展均有不可替代的作用，具有重大的现实意义及深远的历史意义。