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光伏提水系統(tǒng)適合用在山區(qū)嗎？

據(jù)了解，我國絕大部分地區(qū)具有充分建設(shè)光伏提水灌溉的自然條件，在偏遠(yuǎn)無電地區(qū)光伏提水應(yīng)用優(yōu)勢z為明顯。光伏提水系統(tǒng)作為專業(yè)的、高科技光伏提水灌溉農(nóng)機(jī)設(shè)備。

太陽能提灌系統(tǒng)

光伏提水系統(tǒng)特別適用于山丘區(qū)農(nóng)田灌溉、飲水、畜牧養(yǎng)殖等行業(yè)使用。由于去掉了蓄電池，在降低系統(tǒng)投資的同時，極大地延長了系統(tǒng)的使用壽命。光伏提水系統(tǒng)不需架設(shè)高壓線、變配電等設(shè)備，只需要安裝太陽能電池板、控制柜即可，投資比交流供電提水低，建成后維護(hù)簡易，不用支付電費(fèi)，一次性投資，長期受益。

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太陽能光伏水泵的基本介紹

太陽能光伏水泵（Solar Pumping System）亦稱光伏水泵。即利用光伏陣列發(fā)出的電力來驅(qū)動水泵工作的光伏揚(yáng)水系統(tǒng)。整個系統(tǒng)主要由光伏陣列、太陽能揚(yáng)水逆變器、水泵組成。它是近若干年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上陽光豐富地區(qū)，尤其是缺電無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)z具吸引力的供水方式。

一、系統(tǒng)組成：

1、光伏陣列（Solar Array）：亦稱太陽能電池組件，主要是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能，給負(fù)載水泵電機(jī)提供工作電力。

2、太陽能揚(yáng)水逆變器（Solar Pumping Inverter）或控制器：對太陽能水泵的運(yùn)行實(shí)施控制和調(diào)節(jié)，用太陽能陣列發(fā)出的電能驅(qū)動水泵，并根據(jù)日照強(qiáng)度的變化，即時地調(diào)節(jié)輸出頻率，使輸出功率接近太陽電池陣列的z大功率。

3、水泵（pump）：通常把提升液體、輸送液體或使液體增加壓力，即把原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w能量，從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。

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光伏水泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成

1.光伏電源

光伏電源采用Chroma可編程直流電源，該電源可模擬光伏板的能量特性，可通過設(shè)定選擇光伏特性曲線，隨后的實(shí)驗(yàn)中也是根據(jù)其上工作點(diǎn)的變動，判定功率z終跟蹤z大功率點(diǎn)的狀態(tài)。為了匹配水杲的工作，設(shè)置了一組z大功率點(diǎn)為所示，電壓400V、電流7.5A，功率3kW的工作狀態(tài)。系統(tǒng)工作中，可觀察紅色工作點(diǎn)位置的變化，來實(shí)時觀察光伏電源工作點(diǎn)的位置。

2.直流緩沖部分

直流緩沖部分由能量緩沖電容及其附屬電路組成。主要目的是對系統(tǒng)的直流能量進(jìn)行緩沖維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波作用，而且在變頻器主電路部分?jǐn)嚯姟z修等情況，能夠通過附屬電路釋放能量，保障系統(tǒng)安全。

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輔助電源部分

控制系統(tǒng)及檢測的輔助電源部分，需要保證產(chǎn)生穩(wěn)定且準(zhǔn)確的直流電源。常用反激式直流變換電路從光伏直流母線電容部分獲取能量，再利用穩(wěn)壓器件產(chǎn)生多級的直流電壓等級以滿足各芯片的需要。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，如圖3所示，為了達(dá)到電壓要求，首先設(shè)計了兩級反激電路，又通過多級穩(wěn)壓單元，形成15V，5V以及3.3V多重供電電源，從而通過主電路直流能量提供檢測和控制部分的電能。

檢測電路

系統(tǒng)需要對光伏電池輸出的電流和電壓進(jìn)行采樣，用于進(jìn)行光伏部分輸出電功率的計算，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給驅(qū)動部分進(jìn)行水泵系統(tǒng)的z大功率點(diǎn)的跟蹤控制。而且系統(tǒng)需要對外界運(yùn)行狀況進(jìn)行輔助檢測以保障系統(tǒng)在故障狀態(tài)下進(jìn)行識別，相應(yīng)動作進(jìn)行合理的保護(hù)

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太陽能光伏水泵系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

對太陽能光伏水泵系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各組成部分的選擇原則、z大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)、電機(jī)控制策略和系統(tǒng)整體優(yōu)化策略等方面進(jìn)行分析總結(jié)。通過上述分析，結(jié)合實(shí)際，對現(xiàn)有光伏水泵系統(tǒng)提出幾點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計意見，并討論了光伏水泵系統(tǒng)今后的發(fā)展方向。

我國西部偏遠(yuǎn)地區(qū)氣候干旱，缺水嚴(yán)重，但是光照資源豐富，蘊(yùn)藏著豐富的地下水資源。該地區(qū)通常使用電網(wǎng)供電或柴油電機(jī)驅(qū)動水泵供水，但柴油發(fā)電機(jī)組驅(qū)動的水泵系統(tǒng)不僅運(yùn)行和維護(hù)成本高，而且消耗化石能源，破壞生態(tài)環(huán)境。光伏水泵系統(tǒng)有著無污染、全自動、高可靠性和無人值守等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的獨(dú)立供水系統(tǒng)。除此之外，光伏水泵系統(tǒng)還被應(yīng)用于沙漠治理、草原畜牧、景觀噴泉和海水淡化等方面。

對光伏水泵系統(tǒng)進(jìn)行綜述，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類、系統(tǒng)組成部分介紹及選用原則、z大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)研究、電機(jī)控制策略研究和系統(tǒng)整體優(yōu)化策略研究。z后根據(jù)現(xiàn)有研究的不足，給出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方向。

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太陽能光伏水泵系統(tǒng)構(gòu)造

太陽能光伏水泵系統(tǒng)主要由三個部分組成:太陽能電池組件、光伏揚(yáng)水逆變器和三相交流水泵。太陽能電池陣列由多塊太陽能電池組件串并聯(lián)而成，吸收日照輻射能量并將其轉(zhuǎn)化為電能，為整個系統(tǒng)提供動力電源。光伏揚(yáng)水逆變器對系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施控制和調(diào)節(jié)，將太陽電池陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動水泵，并根據(jù)日照強(qiáng)度的變化實(shí)時地調(diào)節(jié)輸出頻率，實(shí)現(xiàn)z大功率點(diǎn)跟蹤，z大限度地利用太陽能。水泵由三相交流電機(jī)驅(qū)動，從深井中抽水，注入蓄水箱/池或直接接入灌溉系統(tǒng)。

根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需求和安裝條件，可采用不同類型的水泵進(jìn)行工作,系統(tǒng)功率從0.37kW至55kW，提水揚(yáng)程可以在10米至300米，日提水量可在3噸至1000噸之間。

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太陽能水泵

太陽能水泵亦稱太陽能光伏揚(yáng)水系統(tǒng)，近年來它愈來愈被人們確認(rèn)是當(dāng)今世界上陽光豐富地區(qū)，尤其是缺電無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)z具吸引力的供水手段，利用隨處可取、取之不竭的太陽能實(shí)現(xiàn)高經(jīng)濟(jì)性和高可靠性的供水。水泵全自動地日出而作，日落而歇，無需人員看管，維護(hù)工作量可降至z低，是理想的集經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保效益為一體的綠色能源高技術(shù)產(chǎn)品。太陽能水泵系統(tǒng)是近若干年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，它利用太陽電池發(fā)出的電力，通過z大功率點(diǎn)跟蹤以及變換、控制等裝置驅(qū)動直流、永磁、無刷、無位置傳感器、定轉(zhuǎn)子雙塑封電機(jī)或異步電機(jī)或高速開關(guān)磁阻電機(jī)帶動水泵，將水從地表深處提至地面供農(nóng)田灌溉或人畜飲用。從設(shè)計到制造涉及電氣、機(jī)械、電力電子、計算機(jī)、控制等多個學(xué)科的近代技術(shù)，為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、節(jié)能、環(huán)保等提供了極其良好的手段。本系統(tǒng)具有良好的長效經(jīng)濟(jì)性，特別是和常見的柴油機(jī)抽水相比較，具有壓倒的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。

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太陽能光伏提水未來新能源水利發(fā)展

光伏水利在我國荒漠治理方面也發(fā)揮著巨大作用。國家氣象局太陽能資源調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國荒漠太陽能資源總面積約為130萬km2，按照每平方公里安裝40MW的估計，裝機(jī)潛力容量可達(dá)到500GW。在這些無電地區(qū)，通過建立光伏電站發(fā)電，實(shí)現(xiàn)荒漠作物的提水灌溉。充足的水資源供給還改善了荒漠作物結(jié)構(gòu)，治沙女英雄牛玉琴治理的毛烏素沙漠就是很好的例子，治沙基地使用Solartech光伏揚(yáng)水系統(tǒng)，在防沙治沙同時還種植了玉米、大豆等各類經(jīng)濟(jì)作物。

太陽能光伏提水系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)抗旱、海水淡化等領(lǐng)域也能發(fā)揮重要作用。采用反滲透膜的光伏海水淡化給邊防小島淡水供應(yīng)提供了有效解決途徑