今天的世界各地，仍然有相當(dāng)大一部分地區(qū)沒有電力供應(yīng)，至今全球仍有三分之一的人面臨缺水問題。因為沒電，這些地方的人們面臨著生活困難、飲水困難、灌溉困難等問題。在無電力供應(yīng)或者電力供應(yīng)不可靠地區(qū)，人們?nèi)匀皇褂弥裼捅贸樗L(fēng)力提水、液壓抽水和人工搬運等傳統(tǒng)手段解決用水問題。

隨著科技尤其是光伏技術(shù)的發(fā)展，以及人們對用水量、水質(zhì)、供水系統(tǒng)可靠性和環(huán)境保護的綜合考慮和嚴(yán)格要求，光伏揚水系統(tǒng)憑借其易安裝、無需人工值守、低成本、零碳排放等優(yōu)點，越來越成為解決用水問題的首選方案。

一、光伏揚水系統(tǒng)主要構(gòu)成

光伏揚水系統(tǒng)，亦稱太陽能光伏水泵系統(tǒng),整個系統(tǒng)由太陽能組件、光伏揚水逆變器，水泵、管道、蓄水池系統(tǒng)三部份組成。系統(tǒng)中省卻掉蓄電池儲能裝置，直接驅(qū)動水泵揚水，裝置可靠性高，減少系統(tǒng)投資成本。

(1)太陽電池組件

太陽電池陣列由多塊太陽組件串并聯(lián)而成，吸收日照輻射能量，將其轉(zhuǎn)化為電能，為整個系統(tǒng)提供動力電源。

(2) 揚水逆變器

光伏揚水逆變器是光伏揚水系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，是系統(tǒng)的靈魂。光伏揚水逆變器對系統(tǒng)的運行實施控制和調(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)日照強度的變化實時地調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)最大功率點跟蹤，最大限度地利用太陽能。

(3)水泵、管道、蓄水池

其主要任務(wù)是抽水，送水和貯存水。

二、主要組成部件介紹

2.1、太陽能組件

太陽電池組件是將太陽光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿年柟獍l(fā)電裝置。根據(jù)用戶對功率和電壓的不同要求，制成太陽電池組件單個使用，也可以數(shù)個太陽電池組件經(jīng)過串聯(lián)(以滿足電壓要求)和并聯(lián)(以滿足電流要求)，形成供電陣列提供更大的電功率。太陽電池的發(fā)電量隨著日照強度的增加而按比例增加。隨著組件表面的溫度升高而略有下降。隨著溫度的變化，電池組件的電流、電壓、功率也將發(fā)生變化，組件串聯(lián)設(shè)計時必須考慮電壓負(fù)溫度系數(shù)。

單晶硅組件效率高，平均效率為21%左右，價格比多晶貴10%左右，國內(nèi)比較出名的廠家有隆基硅。

多晶硅組件效率稍低，平均效率為19%左右，同內(nèi)比較出名的廠家有英利，天合，晶澳，尚德，昱輝等。

薄膜組件有很多種，銅銦鎵硒CIGS薄膜電池，效率達(dá)19.6%;碲化鎘CdTe薄膜電池效率達(dá)16.7%，硅基薄膜電池的效率為10.1%，主要生產(chǎn)廠家的漢能，尚越，龍焱等。

2.2、揚水逆變器

光伏揚水逆變器對系統(tǒng)的運行實施控制和調(diào)節(jié)，將太陽能電池組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動水泵，并可以根據(jù)日照強度的變化實時地調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)最大功率點跟蹤。

2.3 、揚水泵

水泵由三相交流電機驅(qū)動，從深井或江河湖泊等水源中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系統(tǒng)以及噴泉系統(tǒng)等。水泵根據(jù)工作原理主要分為兩大類：離心泵、容積泵。柱塞泵與齒輪泵、螺桿泵都屬于容積泵?？侩x心力工作的是離心泵，典型結(jié)構(gòu)是葉輪、蝸殼結(jié)構(gòu)。靠封閉空間移動工作的是容積泵，即在入口端這個空間里裝上液體，然后從入口移動到出口，釋放液體，如此循環(huán)工作。容積泵的結(jié)構(gòu)形式很多，較常見的有：葉片泵、齒輪泵、螺桿泵、柱塞泵等等。

在光伏揚水系統(tǒng)中，水泵的選擇至關(guān)重要，它直接影響整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。光伏揚水系統(tǒng)中最常用的是潛水泵，具有應(yīng)用范圍廣，調(diào)速范圍寬的特點，可以增加光伏揚水系統(tǒng)每天的工作時間和出水量;低揚程、大流量的需求用戶可以選擇自吸式水泵;高揚程、小流量的用戶可選擇容積式水泵。

三、方案設(shè)計

不同的地區(qū)、不同的客戶有不同的需求，所以，對于不同的需求，必然要進行不同的設(shè)計。設(shè)計的前提是在充分了解客戶需求的基礎(chǔ)上，給客戶最優(yōu)化的方案，最大限度的滿足客戶的使用需求。

3.1、選型步驟

(1)確定水泵揚程和流量：水泵進水位置到出水口的垂直距離為揚程，流量為日用水量。

(2)確定水泵功率：依據(jù)揚程、排量、出水口徑等。

(3)確定逆變器：逆變器功率是水泵電機功率1.1-1.3倍之間，

(4)確定組件容量：太陽能光伏組件的功率取逆變器功率的1.3-1.5倍之間。

(5)選擇線纜規(guī)格：依據(jù)逆變器與水泵之間的連接距離

3.2、獲取用戶需求

日需水量，揚程，井徑

在系統(tǒng)配置之前，應(yīng)詳細(xì)了解客戶信息以便給出有效方案

例如：某客戶的信息如下;

A 井深約55米;揚程約48米;井徑約200mm;

B 需灌溉共75畝旱地，整個灌溉期共需水約27000方，灌溉持續(xù)6個月

C 灌溉器件本地平均日照約5小時/天

揚程指水泵能夠揚水的高度，通常用H表示，單位是m。

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;損失揚程通常為凈揚程的6～9%，如水管彎頭，水頭等，一般為1～2m。

（1）選擇揚水泵

根據(jù)已知的揚程、流量，反推出合適的水泵：300天抽水1000立方，當(dāng)?shù)厝照諡?.5小時，系統(tǒng)效率算0.8.

揚程：110米

流量：1000/(300*0.8*3.5)=1.19m³/h。

選擇：瑞榮 R95-S-16，電機功率1.5KW，流程1.2m3/H，揚程115m

出水口徑25mm。

（2）選擇揚水逆變器

一般選擇比水泵大一個型號的逆變器，1.5KW的水泵，配2.2KW的逆變器，

（3） 選擇組件

組件設(shè)計為水泵的1.3-1.5倍，1.5*1.4=2.1KW，揚水逆變器工作電壓為200V-360V，可以選擇280W的組件，8塊串聯(lián)，共2.24KW。