光伏水泵系统技术拓展新能源应用的新领域
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随着光伏系统技术的发展和创新。当今不少专业厂商人们都致力子全球光伏与水利系统研发与应用，而最为突出的的是光伏水泵系统（又称光伏扬水系统），因为它们具有低碳、节能、环保的概念，也能明显提高缺水、少水地区人们的灌溉、环保与生活水平，故拥有了广阔的市场前景和巨大的社会价值。光伏水泵系统中省却蓄电储能装置，以蓄水替代蓄电，直接驱动水泵扬水，装置的可靠性高、功率大，同时大幅降低系统的建设和维护成本。光伏水泵系统主要应用在日常生活用水、农林业灌溉、沙漠治理、牲畜用水、村庄及城镇供水、污水处理工程及喷泉景观等领域范围。 值此本文将对光伏水泵系统基本架构、特征与光伏水泵系统的优化及光伏水泵逆变器性能特点作分析，并对光伏水泵系统应用典例作说明。 1 光伏水泵系统基本架构与特征光伏水泵系统基本架构（见图1为光伏水泵系统构建示意图）主要有四个部分组成：光伏阵列、光伏水泵逆变器、三相交流水泵以及储水装置。
从图1看出，太阳电池阵列由多块太阳电池组件串并联而成，吸收日照辐射能量，将其转换为电能，为整个系统提供动力电源。光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节，将太阳电池阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪。当日照强度较弱时，光伏水泵系统可以实现市电切换功能，市电充当光伏水泵系统的补充能量。水泵由三相交流电机驱动，从深井或江河湖泊等水源中提水，注入水箱或水池，或直接接入灌溉或喷泉等系统。离心泵、轴流泵、混流泵、深井泵等均可使用。 光伏水泵系统性能特点：利用绿色能源太阳能，节能、低碳、环保；适用各种三相交流水泵，应用领域广泛，相较于传统的交流水泵系统，系统维护成本极低，可全天候无人值守，并设定的全自动／手动运行模式；内置数据记录模块，可查询系统故障信息和历史运行信息；具有各种远程通信功能，可远程查看，控制系统的运行状态和运行模式；高防护等级的户外系统，适应各种应用环境，低安装成本；运行环境温度最高可达60摄氏度，运行环境温度范围广，完备的系统保护机制，系统使用寿命长；能匹配各种太阳能电池板，系统配置冗余度高，根据客户不同需求提供各种解决方案，如防盗，兼容，兼容市电输入等。 *光伏水泵系统方案分类光伏水泵系统方案有潜水泵系统及地表泵系统二大类。从用途、水源、水泵工作条件及系统特点角度来看，这二类系统比较相同，为此仅对潜水泵系统作说明。 而该系统特点为：全天候无人值守，可设定的全自动／手动运行模式；具有各种远程通信功能，可远程查看、控制系统的运行状态和运行模式；是IP65防护等级的户外系统，适应各种应用环境，低安装成本；运行环境温度范围广，最高可达60摄氏度；具有完备的系统保护机制，延长系统的使用寿命，如自动打干，水泵短路、缺相保护等；可匹配各种太阳电池，系统配置冗余度高；又能根据客户不同需求提供各种解决方案，如防盗、兼容市电输入等；高标准的品质管理，系统使用寿命长达15年至20年；系统扬程可达到200米以上。 *光伏水泵系统的优化光伏水泵系统设置的优化目标是在满足扬程和流量要求的前提下，尽可能减少太阳电池组件的使用量。根据日照强度的变化调节水泵转速，即日照达到峰值时水泵以额定转速运行，输出功率接近太阳电池阵列的最大功率（从图2所示光伏水泵系统优化的特性曲线上可知达1400W左右）；当日照较弱时，水泵在低于额定转速的范围内以最大功率跟踪(MPPT)方式调速运行，当水泵转速低至流量为零时，系统停止工作。其图2为光伏水泵系统优化晴天条件下日运行的特性曲线。
因此，系统配置与传统的恒速运行方式有很大区别，需要根据扬程和流量的要求、当地的日照条件，进行优化设计。应根据以下三点要求进行优化设计：即确定最佳平均日运行时间和水泵调速范围；选择水泵的最佳扬程和额定功率；确定太阳电池组件的最大功率、最佳工作电压以及接线方式。 |
