光伏扬水系统典型设计

编【biān】者按：光伏【fú】扬水系【xì】统是光伏产【chǎn】品与扬水相【xiàng】结合，创新应【yīng】用【yòng】到生活用水，农业灌溉【gài】、生【shēng】态恢复、草原畜牧等需求中，不仅可以避免电网基础设施【shī】建【jiàn】设的大量资金【jīn】投入，而且解决【jué】了农【nóng】业生产的缺电缺水难【nán】题。

我国人【rén】均水资源短缺，旱灾【zāi】频发，水土流【liú】失【shī】严重，且电【diàn】网无法【fǎ】全面覆盖到偏远山【shān】区【qū】，严重影响到这【zhè】些【xiē】地【dì】方的人们【men】生活，饮水，农业生产【chǎn】等【děng】问题。近几年，我国【guó】的光伏产业得到了迅速发展【zhǎn】，成本逐年下跌，光伏产品开始走进人【rén】们的生活，其中，光伏扬水系统就【jiù】是光伏产品与扬【yáng】水相结合，创新【xīn】应用到生【shēng】活【huó】用水【shuǐ】，农业灌溉、生态恢复、草原【yuán】畜牧等需求中，光伏扬水系统作为【wéi】光伏领域的全新应用，不仅可以避免电网【wǎng】基【jī】础【chǔ】设施建设的【de】大量资金【jīn】投入，而且解决了农【nóng】业生【shēng】产的缺【quē】电【diàn】缺水难题。

典型的光伏扬水系统主要由光伏组件，光伏【fú】支架，扬【yáng】水逆变【biàn】器【qì】，水泵等四大部分组成，以清【qīng】洁能源太阳能【néng】为动力【lì】直接驱动水泵进行【háng】扬水，以蓄【xù】水【shuǐ】代替【tì】蓄【xù】电【diàn】，无需储能装置，极大【dà】降低系【xì】统的建设成本和维护成本。系统凭借其环保节能，易安装【zhuāng】维护【hù】，经济性好等特点【diǎn】被人们广泛使用。

       光伏扬水系统的设计首【shǒu】先需【xū】要做好【hǎo】前期的客户需求【qiú】调查【chá】，比如：系统用途，客户每天的用水量，扬程以【yǐ】及当【dāng】地的光照【zhào】等信息，只有充【chōng】分理解客户的具体需求【qiú】，才能给客户提【tí】供【gòng】最【zuì】优的方案，最大限【xiàn】度的【de】满足客【kè】户的使用需求。光伏【fú】扬水系统的【de】设计主要包含水泵【bèng】选型，扬水逆变【biàn】器选型和【hé】光伏组【zǔ】件设计等三大部分。

1.水泵选型

1.1流量确定

水泵的流量又称【chēng】为输水量【liàng】，主要根据客户的用水量和【hé】当地的【de】光【guāng】照【zhào】条件来【lái】确定系【xì】统的流量【liàng】，具体可以参考以下公式进行设计【jì】：

1.2扬程确定

扬【yáng】程是【shì】指水泵能够扬水的高度，是【shì】水泵的重要工作性能参数，可以根据客户【hù】项目【mù】的实际状况【kuàng】进行测量。以下是关【guān】于【yú】扬程【chéng】的【de】计算方【fāng】法：水泵扬程=静扬程【chéng】+水平输【shū】送距离【lí】+损失扬程

       静扬【yáng】程就是指水泵的【de】吸入【rù】点和高位【wèi】控制【zhì】点【diǎn】之间的高差，如从深水井【jǐng】中抽水，送往高处的水【shuǐ】箱。静【jìng】扬程就是指【zhǐ】清【qīng】水池吸入口和高处的水箱之【zhī】间的高差;如【rú】图【tú】，静扬程为H1+H3;

水【shuǐ】平输送距离【lí】如图【tú】H2，一般【bān】计算扬程时，水平方向每【měi】10m算【suàn】作1m的扬程;

损失扬程通常为净扬程的6～9%，如水管弯头【tóu】，水【shuǐ】头等【děng】，一【yī】般为【wéi】1～2m。

水泵的流量和扬【yáng】程确定完后，水泵【bèng】型号就可以【yǐ】基本确【què】定，如果客户是在深【shēn】井抽水，还需要考虑水泵【bèng】的【de】尺寸规格要比深井直径小【xiǎo】。

2.水泵逆变器选型

光伏扬【yáng】水逆变【biàn】器【qì】是光伏扬水系统中最【zuì】重要的【de】设【shè】备，作【zuò】为整【zhěng】个系统的控制和【hé】调节器，它始终进行最大功率点跟【gēn】踪，并根据日【rì】照变化实时调节输【shū】出频率【lǜ】，从而控制和调节水泵工作。扬【yáng】水逆【nì】变器的功率主要根据水泵电机【jī】来确定，为了【le】系【xì】统的可靠运行，一般建议选【xuǎn】择不小于水泵电机的功【gōng】率【lǜ】，同时【shí】考虑水泵的输入电【diàn】压和接线方【fāng】式(单相或三相)，最终确定扬水逆【nì】变器的【de】型号【hào】。

3.光伏组件设计

在偏远山区，没有电网【wǎng】或者【zhě】柴油发电机作【zuò】为补充【chōng】电源，光伏【fú】扬水【shuǐ】系【xì】统【tǒng】的动【dòng】力全部由光伏组件所产生的电来提【tí】供，为了保证满足客【kè】户的用水需求，考虑到光伏板倾斜角度【dù】，温度，阴影遮挡，灰尘等【děng】因素对系统【tǒng】的【de】影响，以及扬水逆【nì】变器的超配能【néng】力，一般建议光伏组件的【de】功率为【wéi】逆变器额定功率的【de】1.9-22.5倍之间【jiān】，一般取1.2倍即可【kě】。

4.5.5kW扬水系统典型设计方案

项目背景：

项目【mù】使用现【xiàn】场【chǎng】没有市电【diàn】和发电机，给一客户设计一套光伏【fú】扬水系【xì】统，从深井抽水用于农田【tián】灌溉，具体信【xìn】息【xī】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

根据以上信息【xī】，水泵流量要求为70m/(4h*0.85)=20.6m/h，扬程为【wéi】50米，水泵可以选【xuǎn】瑞荣【róng】的R150-DS-05，电机功率为4kW，适用井径为150mm，可以【yǐ】满足要【yào】求。以【yǐ】下是水泵的【de】具体参数【shù】：

       4.2扬水逆变器选型

根据水【shuǐ】泵电机功【gōng】率为4kW，输入电压【yā】为三相380Vac, 水泵逆【nì】变器选择晶福【fú】源的【de】SPRING5500，输出额定【dìng】功【gōng】率为5.5kW。

4.3光伏组件设计

选定的扬【yáng】水逆变【biàn】器SPRING5500，其额【é】定输出【chū】为5500W，考虑【lǜ】当地的光【guāng】照条件较好，可【kě】选1.1倍的组件，即1.1×5500=6050W。