光伏扬水系统典型设计

编者按：光【guāng】伏【fú】扬水系【xì】统是光伏产【chǎn】品与扬水相结合，创新应【yīng】用到生活【huó】用水，农业灌溉、生态恢复、草【cǎo】原畜【chù】牧等需求中，不【bú】仅可【kě】以避免电网【wǎng】基础【chǔ】设施建【jiàn】设的大量资金【jīn】投入【rù】，而且解决了农业生产的缺电缺水难题。

我国人均水资源短缺【quē】，旱【hàn】灾频发，水土流失严重【chóng】，且【qiě】电网无法全【quán】面覆盖【gài】到偏远山区，严重影响到【dào】这些地方的【de】人们生活，饮水，农业生产等问题。近几年，我【wǒ】国的光伏产业得到了迅速发展，成本【běn】逐【zhú】年下跌，光伏产【chǎn】品开始【shǐ】走进人【rén】们的生活，其中，光伏【fú】扬【yáng】水系【xì】统就是【shì】光伏产品与扬水相结【jié】合，创新应【yīng】用【yòng】到【dào】生活用水，农业灌溉、生态恢复、草原畜【chù】牧等需求中【zhōng】，光伏扬水系统作为【wéi】光伏领【lǐng】域的全新应【yīng】用，不仅可【kě】以避免电【diàn】网基础设施建设的大量资金投入，而【ér】且【qiě】解决【jué】了【le】农【nóng】业生【shēng】产的缺电缺水难题。

典型的光伏扬水系统主要由光伏组件，光【guāng】伏支架，扬水逆【nì】变【biàn】器【qì】，水泵【bèng】等四大部【bù】分组成，以清洁【jié】能源【yuán】太阳能为动力【lì】直【zhí】接驱动水【shuǐ】泵进行扬【yáng】水，以蓄水代替蓄电，无需储能装置，极大降低系统的建设成本和维护成本【běn】。系【xì】统【tǒng】凭借其环保节【jiē】能【néng】，易安装维护，经济性好等特点【diǎn】被人们广【guǎng】泛使用。

       光伏扬水系统的设计首先需要做好前期的客户需【xū】求调查，比如【rú】：系统用途，客【kè】户每天的用水量【liàng】，扬程以【yǐ】及当地的光照等【děng】信【xìn】息，只有充分理解客户的具体需求，才【cái】能给【gěi】客户提【tí】供最【zuì】优的方案【àn】，最【zuì】大限度【dù】的【de】满足客户的使用需求。光【guāng】伏【fú】扬水系【xì】统的设计主要包【bāo】含水【shuǐ】泵选型，扬水逆【nì】变器选型和【hé】光伏组件【jiàn】设计【jì】等三大【dà】部分。

1.水泵选型

1.1流量确定

水泵的流量又称【chēng】为输水量，主要根据【jù】客户的用水量和当【dāng】地【dì】的光照条件来确【què】定系统【tǒng】的【de】流量，具【jù】体可【kě】以参【cān】考以下公式进行设计：

1.2扬程确定

扬程【chéng】是指【zhǐ】水泵能够【gòu】扬水的【de】高度，是水泵的重要工作性能【néng】参数【shù】，可以【yǐ】根据客户项目的实际状况进行测量【liàng】。以下是关于扬程的【de】计算方【fāng】法【fǎ】：水泵扬程=静扬【yáng】程【chéng】+水平【píng】输送距离+损失扬程

       静【jìng】扬程【chéng】就是【shì】指水泵的吸入点和高位控制【zhì】点之间的高差，如从深水井中抽水【shuǐ】，送往高处的【de】水箱。静扬程就是【shì】指【zhǐ】清水池吸入口和【hé】高处的水箱【xiāng】之间【jiān】的高差;如图，静扬【yáng】程【chéng】为H1+H3;

水平【píng】输送距离【lí】如图H2，一般计算【suàn】扬【yáng】程时，水【shuǐ】平方向每10m算作1m的扬程【chéng】;

损失扬程通【tōng】常为净扬【yáng】程的【de】6～9%，如水管弯头，水头等，一般【bān】为1～2m。

水泵的流量和扬【yáng】程确【què】定完后，水【shuǐ】泵型号【hào】就可以基本确定，如果客【kè】户【hù】是在深井抽水，还需要考虑水泵【bèng】的尺【chǐ】寸规格要【yào】比【bǐ】深井直径小。

2.水泵逆变器选型

光伏扬水逆变【biàn】器是光伏扬水系统中最【zuì】重要的设【shè】备，作为整个【gè】系统的控制和【hé】调节器，它【tā】始终【zhōng】进行最【zuì】大功率点跟踪【zōng】，并根据日照变化实时调【diào】节输出频率，从而控【kòng】制和调节水泵【bèng】工【gōng】作【zuò】。扬水逆变器【qì】的【de】功【gōng】率主要根据水泵【bèng】电机来确定，为了系【xì】统的可靠【kào】运行，一【yī】般【bān】建【jiàn】议选择不小于水泵电【diàn】机的功率，同【tóng】时考虑水泵的输入电压和接线方【fāng】式(单相或三相)，最终确定【dìng】扬水逆变器的型号。

3.光伏组件设计

在偏远【yuǎn】山区，没有电【diàn】网或【huò】者柴油发【fā】电机作为补【bǔ】充电源，光伏【fú】扬水【shuǐ】系【xì】统的动力全部由光伏组件【jiàn】所【suǒ】产生的电来提【tí】供，为了保证满足客户的用水需【xū】求，考虑到【dào】光【guāng】伏板倾斜角度，温度，阴影遮挡，灰【huī】尘等因素对系统的影【yǐng】响，以及扬水逆变器的超【chāo】配能力，一般建议光伏组件的功率【lǜ】为逆变器【qì】额定【dìng】功率的1.9-21.5倍之间，一般取1.2倍即【jí】可。

4.5.5kW扬水系统典型设计方案

项目背景：

项目使用现【xiàn】场没【méi】有【yǒu】市电【diàn】和发【fā】电机【jī】，给一客户设计【jì】一套光伏扬【yáng】水系统，从深井抽水用于农田灌溉，具体信息如下;

a)井深约60米，扬程约50米，井径约250mm;

b)需灌溉共80亩旱地，每天用水约70方;

c)灌溉器件本地平均日照约4小时/天

4.1水泵选择

根【gēn】据【jù】以上信息，水泵【bèng】流量【liàng】要求为70m/(4h*0.85)=20.6m/h，扬程为【wéi】50米，水泵可以选【xuǎn】瑞荣的R150-DS-05，电机功率为4kW，适用井径为150mm，可以【yǐ】满足要求。以下【xià】是水【shuǐ】泵的具体参数：

       4.2扬水逆变器选型

根据水泵电机功率【lǜ】为4kW，输入电压为三相【xiàng】380Vac, 水【shuǐ】泵逆【nì】变【biàn】器选【xuǎn】择晶福源【yuán】的【de】SPRING5500，输出额定功率为5.5kW。

4.3光伏组件设计

选定【dìng】的扬水逆变器【qì】SPRING5500，其【qí】额【é】定输出为5500W，考虑当地【dì】的光照【zhào】条件较【jiào】好，可选1.1倍的组件，即1.1×5500=6050W。