光伏揚(yáng)水系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)
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發(fā)布日期：2018-08-23
核心提示：
典型的光伏揚(yáng)水系統(tǒng)主要由光伏組件，光伏支架，揚(yáng)水逆變器，水泵等四大部分組成，以清潔能源太陽(yáng)能為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)水泵進(jìn)行揚(yáng)水，以蓄水代替蓄電，無(wú)需儲(chǔ)能裝置，極大降低系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。
我國(guó)人均水資源短缺，旱災(zāi)頻發(fā)，水土流失嚴(yán)重，且電網(wǎng)無(wú)法全面覆蓋到偏遠(yuǎn)山區(qū)，嚴(yán)重影響到這些地方的人們生活，飲水，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等問(wèn)題。近幾年，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，成本逐年下跌，光伏產(chǎn)品開(kāi)始走進(jìn)人們的生活，其中，光伏揚(yáng)水系統(tǒng)就是光伏產(chǎn)品與揚(yáng)水相結(jié)合，創(chuàng)新應(yīng)用到生活用水，農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)恢復(fù)、草原畜牧等需求中，光伏揚(yáng)水系統(tǒng)作為光伏領(lǐng)域的全新應(yīng)用，不僅可以避免電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大量資金投入，而且解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的缺電缺水難題。
典型的光伏揚(yáng)水系統(tǒng)主要由光伏組件，光伏支架，揚(yáng)水逆變器，水泵等四大部分組成，以清潔能源太陽(yáng)能為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)水泵進(jìn)行揚(yáng)水，以蓄水代替蓄電，無(wú)需儲(chǔ)能裝置，極大降低系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。系統(tǒng)憑借其環(huán)保節(jié)能，易安裝維護(hù)，經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)被人們廣泛使用。
光伏揚(yáng)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先需要做好前期的客戶需求調(diào)查，比如：系統(tǒng)用途，客戶每天的用水量，揚(yáng)程以及當(dāng)?shù)氐墓庹盏刃畔ⅲ挥谐浞掷斫饪蛻舻木唧w需求，才能給客戶提供最優(yōu)的方案，最大限度的滿足客戶的使用需求。光伏揚(yáng)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含水泵選型，揚(yáng)水逆變器選型和光伏組件設(shè)計(jì)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(jù)客戶的用水量和當(dāng)?shù)氐墓庹諚l件來(lái)確定系統(tǒng)的流量，具體可以參考以下公式進(jìn)行設(shè)計(jì)：
1.2 揚(yáng)程確定
揚(yáng)程是指水泵能夠揚(yáng)水的高度，是水泵的重要工作性能參數(shù)，可以根據(jù)客戶項(xiàng)目的實(shí)際狀況進(jìn)行測(cè)量。以下是關(guān)于揚(yáng)程的計(jì)算方法：
水泵揚(yáng)程=靜揚(yáng)程+水平輸送距離+損失揚(yáng)程
靜揚(yáng)程就是指水泵的吸入點(diǎn)和高位控制點(diǎn)之間的高差，如從深水井中抽水，送往高處的水箱。靜揚(yáng)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(yáng)程為
水平輸送距離如圖H2，一般計(jì)算揚(yáng)程時(shí)，水平方向每10m算作1m的揚(yáng)程;
損失揚(yáng)程通常為凈揚(yáng)程的6～9%，如水管彎頭，水頭等，一般為1～2m。
水泵的流量和揚(yáng)程確定完后，水泵型號(hào)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(guī)格要比深井直徑小。
2. 水泵逆變器選型
光伏揚(yáng)水逆變器是光伏揚(yáng)水系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)器，它始終進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，并根據(jù)日照變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而控制和調(diào)節(jié)水泵工作。揚(yáng)水逆變器的功率主要根據(jù)水泵電機(jī)來(lái)確定，為了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，一般建議選擇不小于水泵電機(jī)的功率，同時(shí)考慮水泵的輸入電壓和接線方式(單相或三相)，最終確定揚(yáng)水逆變器的型號(hào)。
3. 光伏組件設(shè)計(jì)
在偏遠(yuǎn)山區(qū)，沒(méi)有電網(wǎng)或者柴油發(fā)電機(jī)作為補(bǔ)充電源，光伏揚(yáng)水系統(tǒng)的動(dòng)力全部由光伏組件所產(chǎn)生的電來(lái)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(duì)系統(tǒng)的影響，以及揚(yáng)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。
揚(yáng)水系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目背景：
項(xiàng)目使用現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有市電和發(fā)電機(jī)，給一客戶設(shè)計(jì)一套光伏揚(yáng)水系統(tǒng)，從深井抽水用于農(nóng)田灌溉，具體信息如下;
a) 井深約60米，揚(yáng)程約50米，井徑約
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(shí)/天
4.1 水泵選擇
根據(jù)以上信息，水泵流量要求為70m³/(4h*0.85)=20.6m³/h，揚(yáng)程為50米，水泵可以選瑞榮的R150-DS-05，電機(jī)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(shù)：
4.2揚(yáng)水逆變器選型
根據(jù)水泵電機(jī)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(shè)計(jì)
選定的揚(yáng)水逆變器SPRING5500，其額定輸出為5500W，考慮當(dāng)?shù)氐墓庹諚l件較好，可選1.1倍的組件，即1.1×5500=6050W。