我国人均水资源短缺, 旱灾频发, 水土流失严重, 且电网无法全面覆盖到偏远山区, 严重影响到这些地方的人们生活, 饮水, 农业生产等问题. 近几年, 我国的光伏产业得到了迅速发展, 成本逐年下跌, 光伏产品开始走进人们的生活, 其中, 光伏扬水系统就是光伏产品与扬水相结合, 创新应用到生活用水, 农业灌溉, 生态恢复, 草原畜牧等需求中, 光伏扬水系统作为光伏领域的全新应用, 不仅可以避免电网基础设施建设的大量资金投入, 而且解决了农业生产的缺电缺水难题.
典型的光伏扬水系统主要由光伏组件, 光伏支架, 扬水逆变器, 水泵等四大部分组成, 以清洁能源太阳能为动力直接驱动水泵进行扬水, 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. 系统凭借其环保节能, 易安装维护, 经济性好等特点被人们广泛使用.
光伏扬水系统的设计首先需要做好前期的客户需求调查, 比如: 系统用途, 客户每天的用水量, 扬程以及当地的光照等信息, 只有充分理解客户的具体需求, 才能给客户提供最优的方案, 最大限度的满足客户的使用需求. 光伏扬水系统的设计主要包含水泵选型, 扬水逆变器选型和光伏组件设计等三大部分.
1.水泵选型
1.1流量确定
水泵的流量又称为输水量, 主要根据客户的用水量和当地的光照条件来确定系统的流量, 具体可以参考以下公式进行设计:
1.2扬程确定
扬程是指水泵能够扬水的高度, 是水泵的重要工作性能参数, 可以根据客户项目的实际状况进行测量. 以下是关于扬程的计算方法:
水泵扬程= 静扬程+ 水平输送距离+ 损失扬程
静扬程就是指水泵的吸入点和高位控制点之间的高差, 如从深水井中抽水, 送往高处的水箱. 静扬程就是指清水池吸入口和高处的水箱之间的高差; 如图, 静扬程为H1+ H3;
水平输送距离如图H2, 一般计算扬程时, 水平方向每10m算作1m的扬程;
损失扬程通常为净扬程的6~ 9% , 如水管弯头, 水头等, 一般为1~ 2m.
水泵的流量和扬程确定完后, 水泵型号就可以基本确定, 如果客户是在深井抽水, 还需要考虑水泵的尺寸规格要比深井直径小.
2.水泵逆变器选型
光伏扬水逆变器是光伏扬水系统中最重要的设备, 作为整个系统的控制和调节器, 它始终进行最大功率点跟踪, 并根据日照变化实时调节输出频率, 从而控制和调节水泵工作. 扬水逆变器的功率主要根据水泵电机来确定, 为了系统的可靠运行, 一般建议选择不小于水泵电机的功率, 同时考虑水泵的输入电压和接线方式 (单相或三相) , 最终确定扬水逆变器的型号.
3.光伏组件设计
在偏远山区, 没有电网或者柴油发电机作为补充电源, 光伏扬水系统的动力全部由光伏组件所产生的电来提供, 为了保证满足客户的用水需求, 考虑到光伏板倾斜角度, 温度, 阴影遮挡, 灰尘等因素对系统的影响, 以及扬水逆变器的超配能力, 一般建议光伏组件的功率为逆变器额定功率的1.1- 1.5倍之间, 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:
项目使用现场没有市电和发电机, 给一客户设计一套光伏扬水系统, 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
根据以上信息, 水泵流量要求为70m3/ (4h* 0.85) = 20.6m3/ h, 扬程为50米, 水泵可以选瑞荣的R150- DS- 05, 电机功率为4kW, 适用井径为150mm, 可以满足要求. 以下是水泵的具体参数:
4.2扬水逆变器选型
根据水泵电机功率为4kW, 输入电压为三相380Vac, 水泵逆变器选择晶福源的SPRING5500, 输出额定功率为5.5kW.
4.3光伏组件设计
选定的扬水逆变器SPRING5500, 其额定输出为5500W, 考虑当地的光照条件较好, 可选1.1倍的组件, 即1.1×5500= 6050W.
深圳晶福源科技股份有限公司创建于2003年, 是一家集研发, 生产, 销售, 服务于一体的国家高新技术企业. 公司长期专注于电力电子行业, 拥有0.55- 75kW的光伏扬水逆变器, 单, 三相交流输出, 支持多种水泵电机, IP65防护等级 (22kW以上功率增加户外柜, 防护等级为IP54) , 适合户外使用, 并且可选配柴油机或市电作为备用电源, 支持24小时全天候发电扬水. 晶福源始终坚持 '天道酬勤, 精益求精' 的理念, 努力为客户创造更大价值.
