光伏扬水系统典型设计

编者按：光伏扬水系统是光伏产品与扬水相结合，创新应用到生活用水，农业灌溉、生态恢复、草原畜牧等需求中，不仅可以避免电网基础设施建设的大量资金投入，而且解决了农业生产的缺电缺水难题。

我国人均水资源短缺，旱灾频发，水土流失严重，且电网无法全面覆盖到偏远山区，严重影响到这些地方的人们生活，饮水，农业生产等问题。近几年，我国的光伏产业得到了迅速发展，成本逐年下跌，光伏产品开始走进人们的生活，其中，光伏扬水系统就是光伏产品与扬水相结合，创新应用到生活用水，农业灌溉、生态恢复、草原畜牧等需求中，光伏扬水系统作为光伏领域的全新应用，不仅可以避免电网基础设施建设的大量资金投入，而且解决了农业生产的缺电缺水难题。

典型的光伏扬水系统主要由光伏组件，光伏支架，扬水逆变器，水泵等四大部分组成，以清洁能源太阳能为动力直接驱动水泵进行扬水，以蓄水代替蓄电，无需储能装置，极大降低系统的建设成本和维护成本。系统凭借其环保节能，易安装维护，经济性好等特点被人们广泛使用。

       光伏扬水系统的设计首先需要做好前期的客户需求调查，比如：系统用途，客户每天的用水量，扬程以及当地的光照等信息，只有充分理解客户的具体需求，才能给客户提供最优的方案，最大限度的满足客户的使用需求。光伏扬水系统的设计主要包含水泵选型，扬水逆变器选型和光伏组件设计等三大部分。

1.水泵选型

1.1流量确定

水泵的流量又称为输水量，主要根据客户的用水量和当地的光照条件来确定系统的流量，具体可以参考以下公式进行设计：

1.2扬程确定

扬程是指水泵能够扬水的高度，是水泵的重要工作性能参数，可以根据客户项目的实际状况进行测量。以下是关于扬程的计算方法：水泵扬程=静扬程+水平输送距离+损失扬程

       静扬程就是指水泵的吸入点和高位控制点之间的高差，如从深水井中抽水，送往高处的水箱。静扬程就是指清水池吸入口和高处的水箱之间的高差;如图，静扬程为H1+H3;

水平输送距离如图H2，一般计算扬程时，水平方向每10m算作1m的扬程;

损失扬程通常为净扬程的6～9%，如水管弯头，水头等，一般为1～2m。

水泵的流量和扬程确定完后，水泵型号就可以基本确定，如果客户是在深井抽水，还需要考虑水泵的尺寸规格要比深井直径小。

2.水泵逆变器选型

光伏扬水逆变器是光伏扬水系统中最重要的设备，作为整个系统的控制和调节器，它始终进行最大功率点跟踪，并根据日照变化实时调节输出频率，从而控制和调节水泵工作。扬水逆变器的功率主要根据水泵电机来确定，为了系统的可靠运行，一般建议选择不小于水泵电机的功率，同时考虑水泵的输入电压和接线方式(单相或三相)，最终确定扬水逆变器的型号。

3.光伏组件设计

在偏远山区，没有电网或者柴油发电机作为补充电源，光伏扬水系统的动力全部由光伏组件所产生的电来提供，为了保证满足客户的用水需求，考虑到光伏板倾斜角度，温度，阴影遮挡，灰尘等因素对系统的影响，以及扬水逆变器的超配能力，一般建议光伏组件的功率为逆变器额定功率的1.1-1.5倍之间，一般取1.2倍即可。

4.5.5kW扬水系统典型设计方案

项目背景：

项目使用现场没有市电和发电机，给一客户设计一套光伏扬水系统，从深井抽水用于农田灌溉，具体信息如下;

a)井深约60米，扬程约50米，井径约250mm;

b)需灌溉共80亩旱地，每天用水约70方;

c)灌溉器件本地平均日照约4小时/天

4.1水泵选择

根据以上信息，水泵流量要求为70m/(4h*0.85)=20.6m/h，扬程为50米，水泵可以选瑞荣的R150-DS-05，电机功率为4kW，适用井径为150mm，可以满足要求。以下是水泵的具体参数：

       4.2扬水逆变器选型

根据水泵电机功率为4kW，输入电压为三相380Vac, 水泵逆变器选择晶福源的SPRING5500，输出额定功率为5.5kW。

4.3光伏组件设计

选定的扬水逆变器SPRING5500，其额定输出为5500W，考虑当地的光照条件较好，可选1.1倍的组件，即1.1×5500=6050W。