我國人均水資源短缺, 旱災頻發, 水土流失嚴重, 且電網無法全面覆蓋到偏遠山區, 嚴重影響到這些地方的人們生活, 飲水, 農業生產等問題. 近幾年, 我國的光伏產業得到了迅速發展, 成本逐年下跌, 光伏產品開始走進人們的生活, 其中, 光伏揚水系統就是光伏產品與揚水相結合, 創新應用到生活用水, 農業灌溉, 生態恢複, 草原畜牧等需求中, 光伏揚水系統作為光伏領域的全新應用, 不僅可以避免電網基礎設施建設的大量資金投入, 而且解決了農業生產的缺電缺水難題.
典型的光伏揚水系統主要由光伏組件, 光伏支架, 揚水逆變器, 水泵等四大部分組成, 以清潔能源太陽能為動力直接驅動水泵進行揚水, 以蓄水代替蓄電, 無需儲能裝置, 極大降低系統的建設成本和維護成本. 系統憑藉其環保節能, 易安裝維護, 經濟性好等特點被人們廣泛使用.
光伏揚水系統的設計首先需要做好前期的客戶需求調查, 比如: 系統用途, 客戶每天的用水量, 揚程以及當地的光照等資訊, 只有充分理解客戶的具體需求, 才能給客戶提供最優的方案, 最大限度的滿足客戶的使用需求. 光伏揚水系統的設計主要包含水泵選型, 揚水逆變器選型和光伏組件設計等三大部分.
1.水泵選型
1.1流量確定
水泵的流量又稱為輸水量, 主要根據客戶的用水量和當地的光照條件來確定系統的流量, 具體可以參考以下公式進行設計:
1.2揚程確定
揚程是指水泵能夠揚水的高度, 是水泵的重要工作性能參數, 可以根據客戶項目的實際狀況進行測量. 以下是關於揚程的計算方法:
水泵揚程= 靜揚程+ 水平輸送距離+ 損失揚程
靜揚程就是指水泵的吸入點和高位控制點之間的高差, 如從深水井中抽水, 送往高處的水箱. 靜揚程就是指清水池吸入口和高處的水箱之間的高差; 如圖, 靜揚程為H1+ H3;
水平輸送距離如圖H2, 一般計算揚程時, 水平方向每10m算作1m的揚程;
損失揚程通常為淨揚程的6~ 9% , 如水管彎頭, 水頭等, 一般為1~ 2m.
水泵的流量和揚程確定完後, 水泵型號就可以基本確定, 如果客戶是在深井抽水, 還需要考慮水泵的尺寸規格要比深井直徑小.
2.水泵逆變器選型
光伏揚水逆變器是光伏揚水系統中最重要的設備, 作為整個系統的控制和調節器, 它始終進行最大功率點跟蹤, 並根據日照變化即時調節輸出頻率, 從而控制和調節水泵工作. 揚水逆變器的功率主要根據水泵電機來確定, 為了系統的可靠運行, 一般建議選擇不小於水泵電機的功率, 同時考慮水泵的輸入電壓和接線方式 (單相或三相) , 最終確定揚水逆變器的型號.
3.光伏組件設計
在偏遠山區, 沒有電網或者柴油發電機作為補充電源, 光伏揚水系統的動力全部由光伏組件所產生的電來提供, 為了保證滿足客戶的用水需求, 考慮到光伏板傾斜角度, 溫度, 陰影遮擋, 灰塵等因素對系統的影響, 以及揚水逆變器的超配能力, 一般建議光伏組件的功率為逆變器額定功率的1.1- 1.5倍之間, 一般取1.2倍即可.
4. 5.5kW揚水系統典型設計方案
項目背景:
項目使用現場沒有市電和發電機, 給一客戶設計一套光伏揚水系統, 從深井抽水用於農田灌溉, 具體資訊如下;
a) 井深約60米, 揚程約50米, 井徑約250mm;
b) 需灌溉共80畝旱地, 每天用水約70方;
c) 灌溉器件本地平均日照約4小時/ 天
4.1水泵選擇
根據以上資訊, 水泵流量要求為70m3/ (4h* 0.85) = 20.6m3/ h, 揚程為50米, 水泵可以選瑞榮的R150- DS- 05, 電機功率為4kW, 適用井徑為150mm, 可以滿足要求. 以下是水泵的具體參數:
4.2揚水逆變器選型
根據水泵電機功率為4kW, 輸入電壓為三相380Vac, 水泵逆變器選擇晶福源的SPRING5500, 輸出額定功率為5.5kW.
4.3光伏組件設計
選定的揚水逆變器SPRING5500, 其額定輸出為5500W, 考慮當地的光照條件較好, 可選1.1倍的組件, 即1.1×5500= 6050W.
深圳晶福源科技股份有限公司建立於2003年, 是一家集研發, 生產, 銷售, 服務於一體的國家高新技術企業. 公司長期專註於電力電子行業, 擁有0.55- 75kW的光伏揚水逆變器, 單, 三相交流輸出, 支援多種水泵電機, IP65防護等級 (22kW以上功率增加戶外櫃, 防護等級為IP54) , 適合戶外使用, 並且可選配柴油機或市電作為備用電源, 支援24小時全天候發電揚水. 晶福源始終堅持 '天道酬勤, 精益求精' 的理念, 努力為客戶創造更大價值.
