【文章內(nèi)容簡介】 代逆變技術(shù)外，其余基本尚處于第二代逆變（高頻變壓）技術(shù)，其中包括奧地利的Fronius等。其次，最大功率跟蹤器同樣是光伏水泵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，項目采用的此項技術(shù)具有國內(nèi)外領(lǐng)先優(yōu)勢。以硅為基本材料的太陽能電池在不同的照射強度和溫度下其ⅠⅤ特性曲線各不相同，而輸出與ⅠⅤ特性相應存在一個最大功率輸出點，因此對太陽能電池最大輸出功率點的追蹤，即MPPT（Maximum Power Point Trace）成為提高整個系統(tǒng)效率的關(guān)鍵點之一。由于最大功率是動態(tài)的，因此如何在最快的時間內(nèi)找到其最大功率點，是整個技術(shù)的關(guān)鍵。本裝置使用了“縮小步長法”來尋找和跟蹤太陽能電池的最大功率點。比起普通的MPPT算法來，尋找和跟蹤速度更快。在實現(xiàn)最大功率點跟蹤的時候，本裝置時刻對輸出電壓和工作電流進行監(jiān)控和保護。輸出電壓不能太高或太低，工作電流不能太大。當輸出電壓過低時，關(guān)閉整個設(shè)備；當輸出電壓過高時，跳出最大功率點跟蹤狀態(tài)，實行恒壓供電模式，控制輸出電壓不超過逆變裝置輸入電壓的上限。工作電流過高時，跳出最大功率點跟蹤狀態(tài)，實行恒流供電模式，使得工作電流始終不會超過整個裝置能夠隨的上限。要達到的技術(shù)性能指標和參數(shù)主要技術(shù)指標： ⑴、太陽電池組件： 組件效率η＞17%標稱功率Pm：175Wp； 最大功率電壓Vm：； 最大功率電流Im：； 開路電壓Voc：； 短路電流Isc：； 最大系統(tǒng)電壓 : 1000V； 一塊電池板尺寸為： cm； ⑵、水泵選型技術(shù)指標：選擇的光伏水泵的主要性能參數(shù)為： 揚程[ m ]0—60最大流量[m179。/h]最大效率[%]64系統(tǒng)電壓72—96V DC最大開路電壓200V DC所配光伏陣列[Wp]480—1200⑶、控制逆變器效率：＞90%⑷、MPPT增加提水率：＞15%⑸、光伏水泵含沙量：＜2%采用的技術(shù)標準 GB/T190642003 《太陽能家用電源技術(shù)條件》 Q/TYN0022008《太陽能光伏電源產(chǎn)品技術(shù)條件》GB/T95351998《地面用晶體硅光伏組件設(shè)計鑒定和定型》 GBT28171991 《井用潛水泵技術(shù)條件》 GB／T32142007 《水泵流量的測定方法》 SN/T09602000 《進出口水泵檢驗規(guī)程》 SL3172004 《水泵安裝及驗收規(guī)范》三、實施方案技術(shù)特點、關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝光伏水泵的特點：1 、利用隨處可得的太陽能作為水泵的驅(qū)動動力，節(jié)約傳統(tǒng)能源，既環(huán)保又節(jié)省電力費用；2 、系統(tǒng)根據(jù)水泵工作的特點，設(shè)計有最大功率點跟蹤（MPPT或VI動態(tài)最大功率跟蹤器）功能，最大程度地利用了光伏組件的轉(zhuǎn)換能量，使用戶的投資得到最大回報；如果用戶選用跟蹤日照支架將獲得更長的日照時間（適用于小型系統(tǒng)），從而增加日取水量；3 、無需專人看管的自動系統(tǒng)。水泵每天自行在日照達到要求時開始取水，在日照不足時停止工作，而在井水干涸和水箱注滿時均會自動停止取水；不需要取水時只需扳動控制器上的開關(guān)，即可停止水泵工作；4 、適用于不同的水井構(gòu)造（如水泥井壁、鋼管型井壁、磚壁或泥底水井）和水深，輸水管與水泵連接方便可靠；安全繩能使水泵處于合適的水下深度，保護墜落或低于設(shè)計采水位置，只需將安全繩在井口拴接牢固即可；電纜連接有專用防水接頭和套管，防水性好；5 、特別選用的水泵電機，針對光伏供電條件且不受太陽能供電電壓和電流不穩(wěn)的影響高效取水。我們的電機雖然浸入水中，但由于電機繞組采用的是防水形式，因水泵暴露在水中工作，長時間連續(xù)工作時也不會因電機溫度過高，影響水泵壽命；6 、專門設(shè)計的控制器適用于螺桿泵、離心泵、等多種泵型，只要根據(jù)不同需要匹配不同的控制器，更換方便，能適應不同的水質(zhì)，井深和取水量要求。關(guān)鍵技術(shù)：⑴、逆變器的高效率對提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的總體效率十分關(guān)鍵，是投入少、見效快的最優(yōu)方案，逆變器的可靠性對提高太陽能光伏水泵系統(tǒng)的可靠性十分關(guān)鍵，降低逆變器的低成本對減少太陽能發(fā)電系統(tǒng)的總成本起著十分關(guān)鍵的作用。⑵、以硅為基本材料的太陽能電池在不同的照射強度和溫度下其ⅠⅤ特性曲線各不相同，而輸出與ⅠⅤ特性相應存在一個最大功率輸出點，因此對太陽能電池最大輸出功率點的追蹤，即MPPT（Maximum Power Point Trace）成為提高整個系統(tǒng)效率的關(guān)鍵點之一。由于最大功率是動態(tài)的，因此如何在最快的時間內(nèi)找到其最大功率點，是整個技術(shù)的關(guān)鍵。本裝置使用了“縮小步長法”來尋找和跟蹤太陽能電池的最大功率點。比起普通的MPPT算法來，尋找和跟蹤速度更快。⑶、在實現(xiàn)最大功率點跟蹤的時候，本裝置時刻對輸出電壓和工作電流進行監(jiān)控和保護。⑷、水泵優(yōu)選及系統(tǒng)優(yōu)化匹配。關(guān)鍵工藝：太陽能電池組件工藝流程： 項目電器平衡部件工藝流程：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖和原理圖光伏水泵原理圖 光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖 上述工作方法：用于不帶蓄電池，加大前端電池板的容量，經(jīng)過匯流盒后直接耦合給變頻逆變器，帶動水泵工作，要求逆變器直流輸入電壓范圍寬，變頻啟動帶動水泵工作。配電系統(tǒng)原理圖光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖實施的具體內(nèi)容和技術(shù)路線具體內(nèi)容：⑴、高效智能化控制光伏水泵系統(tǒng)研發(fā)⑵、產(chǎn)品實驗、測試、裝調(diào)、檢測⑶、運行實驗、數(shù)據(jù)采集⑷、技術(shù)文件編制、工藝文件編制⑸、產(chǎn)品出口、項目驗收技術(shù)方案及基本配置：⑴、由于光伏水泵在工作時，太陽能輻射強度一天中在不斷變化，方陣輸出功率、電壓在不斷變化，影響系統(tǒng)整體效率，故采用VI動態(tài)MPPT電子調(diào)節(jié)器或帶蓄電池裝置的光伏水泵應用系統(tǒng)。100W系統(tǒng)主要配套：光伏電池板：功率200Wp；系統(tǒng)直流電壓為：DC24V；蓄電池組電壓等級：24VDC/100AH；直流變頻逆變器功率150W；電機（潛水泵功率：）。2KW系統(tǒng)主要配套：光伏電池板：功率5KWp；系統(tǒng)直流電壓為：DC220V；蓄電池組電壓等級：220VDC/300AH；直流變頻逆變器功率3KW；電機（潛水泵功率：2KW/10立方/H/50M揚程）技術(shù)路線：研發(fā)——實驗——檢測——系統(tǒng)裝調(diào)——系列化生產(chǎn)轉(zhuǎn)化實施方式（自主開發(fā)、消化吸收、國際合作）自主開發(fā)、消化吸收進度與完成期限2010年3月至2011年3月30日。四、項目產(chǎn)品預計的經(jīng)濟效益及社會效益經(jīng)濟效益分析：1 、光伏水泵與柴油機水泵經(jīng)濟性比較光伏水泵系統(tǒng)設(shè)備投資與運行費用（10年）項目設(shè)備投資(元)運行費用(元)太陽電池1600Wp28800支架3500光伏水泵5000控制逆變器10000水箱2200管路5003000設(shè)備投資總計50000元，10年運行費用約3000元。柴油機水泵系統(tǒng)的設(shè)備投資與蓬行費用項目單價、元使用壽命（小時）十年內(nèi)需要的臺數(shù)設(shè)備投資合計（元）運行費用（元）備注水泵水泵控制期發(fā)電機組油耗燃料運輸費u人工費費用總計640012006002499元/t400元/5000500010000467208760219007738015002016391120096000310339每天運行10小時耗油:280g/kWh387719從表中看出，以l0年的運行年限為一個時間段來比較，光伏水泵系統(tǒng)是無人職守，全自動運行的高科技產(chǎn)品，在運行過程中管理與維修費用只占總費的0．2％ ，它以太陽能作為動力源，不消耗任何一次性能源，設(shè)備投資費用幾乎就是光伏水泵系統(tǒng)在10年的全部投資。其中太陽能電池板占投資總額的75％。隨著太陽電池的效率不斷提高、制造成本不斷降低，以及近代微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及微電子器件的太幅度降價，將更加有利于光伏水泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性。而柴油機發(fā)電機組泵水系統(tǒng)10年內(nèi)的費用總計為設(shè)備投資與運行費用之和。在這一個時間段內(nèi)，對光伏水泵系統(tǒng)的投資，僅占對柴油機發(fā)電機組提水系統(tǒng)投資的三分之一，并且光伏水泵系統(tǒng)的提水成本為柴油機水泵系統(tǒng)提水成本的二分之一。光伏水泵與柴油機水泵提水成本比較光伏水泵柴油機水泵項 目金額(元)金額(元)投資折算年值l6770年運行費2583lO33 9年費用17028提水成本(元/t)從柴油發(fā)電機組提水的運行成本的構(gòu)成可以看出，燃料消耗占了運行成本的絕大部分，從這一點出發(fā)，應該指出，隨著對石油開采和柴油提煉成本的不斷增加，柴油發(fā)電機組的運行成本還將不斷上升。由此可以斷言，兩者之間的比例關(guān)系將進一步拉太。進一步證明，光伏水泵系統(tǒng)的運行成本太大低于柴油機水泵系統(tǒng)的運行成本。2 、光伏水泵系統(tǒng)與使用常規(guī)電網(wǎng)電力比較世界上越來越多的國家認識到，一個能夠持續(xù)發(fā)展的社會應該是一個既能滿足社會的需要，而又不危及后代人前途的社會。因此，節(jié)約能源，提高能源利用效率，盡可能多地用潔凈能源替代高含碳量的礦物燃料，是我國能源建設(shè)遵循的原則。我國是世界上晟太的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤炭約占商品能源消費構(gòu)成的76％ ，已成為我國大氣污染的主要來源。大力開發(fā)利用取之不盡而又沒有公害的太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等新能源和可再生能源已是勢在必行。在我國西部干旱地區(qū)，人們的生產(chǎn)和生活主要依靠地表水和抽取地下水。由于西部無電地區(qū)農(nóng)牧民居住分散，遠離電網(wǎng)，交通不便。一般的村莊只有20～50戶人家．特別在新疆的南疆地區(qū)，許多地方一村只有幾戶或十多戶人家。這些自然村之間相距幾十到幾百公里，平均距電網(wǎng)約70公里，距國道50公里 一般對電的需求僅僅是抽取地下水用于生活和農(nóng)田灌溉、照明等，在新疆5O公里范圍內(nèi)，每架設(shè)1公里的11kV電網(wǎng)需投資l4萬元，每架設(shè)1公里的35kV電網(wǎng)需投資8萬元。而在新疆，兩個村子相距數(shù)十公里甚至上百公里是很常見的，電網(wǎng)中問的利用率很低，巨額的投資得不到應有的回報，國家不可能為解決各小村莊的民用電問題而投人巨額資金，因此，這種偏遠村落的用電問題必須依靠其他方法，到目前為止，太陽能發(fā)電是解決這一問題雖經(jīng)濟合理、簡便有效的方法。另外，光伏水泵系統(tǒng)具有壽命長，不排放污染，高可靠性的獨立系統(tǒng)，安裝使用以單個獨立的系統(tǒng)為單位，彼此之間可以投有聯(lián)系，可以根據(jù)地下水資源情況就地安裝運行，這也恰是常規(guī)電網(wǎng)所不能比擬的優(yōu)勢。⑶、光伏水泵節(jié)能減排分析①、背景分析隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，能耗的大幅度增加，環(huán)境壓力將越來越大，目前過度依賴煤炭的結(jié)構(gòu)必須改變！ 中國持續(xù)增長的化石燃料消耗使中國在2010年成為世界上最大的溫室氣體生產(chǎn)國。1990年中國的溫室氣體排放量為254萬噸CO2當量，%。如不采取措施，按此趨勢發(fā)展，預計到2020年中國的排放將超過660萬噸CO2當量，屆時中國將成為全球首席排放大戶，占全球總排放的28%。這決不僅僅是全球?qū)ξ覀兣欧诺妮浾搲毫栴}！我們的環(huán)境狀況已經(jīng)警示我們：我國所能擁有的排放空間已經(jīng)十分有限了，再不加大清潔能源和可再生能源的份額，我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展就將被迫減速!面對我國能耗高速增長的形勢，考慮到我國已探明的煤炭資源將在81年內(nèi)開采殆盡；石油將在15年左右枯竭；天然氣資源也將在30年內(nèi)用盡。因此，從現(xiàn)在開始必須加速開發(fā)可再生能源，以取代日益減少的化石能源，做到未雨綢繆。面對世界強國拼命爭奪石油資源的局面，留給我國開發(fā)、使用可再生能源技術(shù)的時間已經(jīng)非常緊迫。大力開發(fā)利用可再生能源是保證我國能源供應安全和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇！勿庸置疑，加速開發(fā)可再生能源這不僅僅是中國的必由之路，也是全世界的必由之路。青海是一個陽光資源非常豐富的大省，日照時間長，且地處三江源頭， GDP多年來一直以兩位數(shù)速度增長，化石燃料（煤、油）都是靠外地運輸供應，造成環(huán)境污染也較嚴重，環(huán)保要求越來越緊迫。根據(jù)青海的情況，省政府在制定“”規(guī)劃時將可再生能源定位為支柱產(chǎn)業(yè)，大力推進光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用即符合國家的產(chǎn)業(yè)政策又能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時增加綠色GDP的所占比重，實現(xiàn)省政府的戰(zhàn)略目標。②、項目節(jié)電量估值：單位光伏水泵系統(tǒng)應用光伏組件以2000Wp計，年發(fā)電量2000Wp5H（平均每日日照時數(shù)）300D（年日照日數(shù)）=3000KWh（度）?？紤]青海省農(nóng)網(wǎng)的覆蓋率，如飼草料需灌溉面積以50%計，項目總推廣量25000套計，總計節(jié)電7500萬度。而節(jié)約1度電即相當于節(jié)約360g標煤，則：7500萬度電可等效節(jié)約27000噸標煤。減少7500萬KWh。減少7500萬KWh1Kg/KWh=4500Kg=75000T噸二氧化碳排放量。減少7500萬KWh。減少7500萬KWh。由此可見，項目的規(guī)模實施對于環(huán)境的貢獻是巨大的，同時對于日漸退