光伏扬水系统典型设计

编【biān】者按【àn】：光伏扬水系统【tǒng】是光伏产品与扬【yáng】水相结【jié】合【hé】，创新应用【yòng】到【dào】生活用水，农业灌溉【gài】、生态恢复、草原畜牧【mù】等需求中，不仅可以避【bì】免【miǎn】电网基础设施【shī】建设的大量资金投入【rù】，而且解决了农业生产的缺电【diàn】缺水难题【tí】。

我【wǒ】国人均水资【zī】源短缺，旱灾频【pín】发【fā】，水土流失严重，且电网【wǎng】无法全面覆盖【gài】到偏远山区，严重【chóng】影响【xiǎng】到这些地方的人们生活，饮水【shuǐ】，农业【yè】生产等问【wèn】题【tí】。近【jìn】几年，我国的光伏产业得到了迅速发展【zhǎn】，成本逐年下【xià】跌，光伏【fú】产品开【kāi】始【shǐ】走【zǒu】进【jìn】人们的生活，其中，光伏【fú】扬水系统就是光伏产品与扬【yáng】水相结合，创【chuàng】新应用到【dào】生活用水，农业灌【guàn】溉、生态恢复【fù】、草原畜牧等【děng】需【xū】求中，光伏扬水系统作为光伏领域的全新应用，不【bú】仅可以避免【miǎn】电网基础设施建设的大量资金【jīn】投入，而且解决了农业【yè】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，光伏【fú】支架【jià】，扬水【shuǐ】逆【nì】变器，水泵等【děng】四大部分组成，以清洁能源太【tài】阳能【néng】为动力直接驱动【dòng】水泵进行扬水，以【yǐ】蓄水代替蓄电，无需储能装置【zhì】，极大降低系【xì】统【tǒng】的建设成本和维护成本。系【xì】统凭借其环保节能，易安装维护【hù】，经济性好等特点被人们广泛使【shǐ】用。

       光伏【fú】扬水系统的设【shè】计【jì】首先需要做好【hǎo】前期【qī】的客户【hù】需【xū】求调查，比如：系统用途，客户【hù】每天的【de】用水量【liàng】，扬程以及当地的光照等信息【xī】，只有充分理解客【kè】户的具体【tǐ】需求，才能给客户提供最优的方案，最大【dà】限度【dù】的满足客户的使用需【xū】求。光伏扬水系统【tǒng】的设计【jì】主要包含水泵选型，扬水逆变器选【xuǎn】型和光伏【fú】组件设计等三大部分。

1.水泵选型

1.1流量确定

水泵的流量又称为【wéi】输水【shuǐ】量，主要根据【jù】客户的用【yòng】水量【liàng】和当【dāng】地的光照条件来确定系统的流量【liàng】，具体可以参考以【yǐ】下公式进【jìn】行设【shè】计：

1.2扬程确定

扬程是指水【shuǐ】泵能够扬水的高【gāo】度【dù】，是【shì】水【shuǐ】泵的重要工【gōng】作性能参数，可以根据客户项目【mù】的实际【jì】状况进行测量。以【yǐ】下是关于【yú】扬程的计算方【fāng】法【fǎ】：水泵【bèng】扬程=静扬程+水【shuǐ】平输送距离+损失扬程

       静扬程【chéng】就【jiù】是指水泵的吸入点和高位控制点【diǎn】之【zhī】间的高【gāo】差，如从深【shēn】水井中【zhōng】抽水，送往高处的水箱。静【jìng】扬程就是【shì】指清【qīng】水池吸入口和【hé】高处的水箱【xiāng】之间的高【gāo】差;如图，静扬程为【wéi】H1+H3;

水平【píng】输送距离如图【tú】H2，一般计算扬程【chéng】时，水【shuǐ】平方向每10m算作【zuò】1m的扬程;

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

水泵的流量和扬【yáng】程确定完【wán】后【hòu】，水泵型号就可以基本【běn】确定，如果客户是在深井抽【chōu】水，还需要考虑水泵的【de】尺【chǐ】寸规格要比【bǐ】深井直径小【xiǎo】。

2.水泵逆变器选型

光【guāng】伏扬水逆变器是光伏扬水系统中最重要的设备，作为【wéi】整【zhěng】个系【xì】统【tǒng】的控【kòng】制和调节器，它始终进行【háng】最大功率点跟踪【zōng】，并根据日照【zhào】变化实时调【diào】节输出频率，从而【ér】控制和调节【jiē】水泵【bèng】工作。扬水逆变器的功率主【zhǔ】要根据水泵【bèng】电【diàn】机来确定，为了系统的可靠运【yùn】行，一【yī】般【bān】建议选择不小于水泵【bèng】电机的【de】功率，同时考虑水泵的【de】输入电压【yā】和接【jiē】线方式(单相或三相)，最终【zhōng】确定扬【yáng】水逆变器的型号。

3.光伏组件设计

在偏远山【shān】区，没有电网或者柴油发电机作为补充【chōng】电源，光伏扬【yáng】水系统的动力全部由光【guāng】伏【fú】组【zǔ】件所产生【shēng】的电【diàn】来提供，为了【le】保证【zhèng】满足客【kè】户【hù】的用水【shuǐ】需求，考【kǎo】虑到光伏【fú】板倾斜角度，温度【dù】，阴【yīn】影遮挡，灰尘【chén】等因【yīn】素对系【xì】统的【de】影响【xiǎng】，以及【jí】扬水逆变器的超配【pèi】能力，一般建议光伏组件的功率为逆变器额定功率的1.9-21.5倍【bèi】之间，一般取1.2倍即可。

4.5.5kW扬水系统典型设计方案

项目背景：

项目使用现场没【méi】有市电【diàn】和发电机，给一【yī】客户【hù】设计一套光伏扬【yáng】水系统，从深井抽水用于【yú】农田灌溉，具【jù】体信【xìn】息如【rú】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【yǐ】上信息【xī】，水泵流量要求为70m/(4h*0.85)=20.6m/h，扬程【chéng】为50米【mǐ】，水泵可以选【xuǎn】瑞荣【róng】的R150-DS-05，电机功【gōng】率为4kW，适【shì】用井径为150mm，可以满【mǎn】足要求。以下是水泵的具体【tǐ】参数：

       4.2扬水逆变器选型

根据【jù】水【shuǐ】泵电机功【gōng】率为4kW，输入电压为三相380Vac, 水泵逆变器选择晶福【fú】源的SPRING5500，输出额【é】定【dìng】功率为5.5kW。

4.3光伏组件设计

选【xuǎn】定的扬水逆变器SPRING5500，其额定输【shū】出为5500W，考虑当地的光照条【tiáo】件【jiàn】较【jiào】好，可选【xuǎn】1.1倍的【de】组件，即1.1×5500=6050W。