【正文】 ， 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(qiáng)度和溫度下其 Ⅰ Ⅴ特性曲線各不相同，而輸出與Ⅰ Ⅴ特性相應(yīng)存在一個最大功率輸出點(diǎn)，因此對太陽能電池最大輸出功率點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)。比起普通的 MPPT 算法來，尋找和跟蹤速度更快。 ⑶、在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的時候，本裝置時刻對輸出電壓和工作電流進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。 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： 28 電 池 片 分 選 劃 片 測 試 組 分銅 焊 帶 下 料串 （ 并 ） 焊 接 組 焊 檢 驗(yàn)玻 璃 纖 維 下 料T P T 下 料E V A 下 料組 件 層 鋪玻 璃 清 洗入 庫成 品 檢 測 分 檔貼 標(biāo)組 裝 邊 框 粘 裝 接 線 盒 整 形 層 壓 成 型 組 件 復(fù) 檢 項(xiàng)目電器平衡部件工藝流程： P C B 焊 裝 系 統(tǒng) 裝 調(diào)元 器 件 檢 測 老 化裝 配 檢 測排 線 、 插 接 件焊 裝調(diào) 試P C 調(diào) 試組 件 裝 配標(biāo) 識 印 制配 套 負(fù) 載 裝 配用 戶 安 裝 ， 調(diào)試出 廠 系 統(tǒng) 配 置 入 庫 包 裝 抽 檢 系 統(tǒng) 老 化 運(yùn) 行系 統(tǒng) 電 氣 參 數(shù)測 試 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖和原理圖 光伏水泵原理圖 29 光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖 光 伏 組 件陣 列潛 水 泵變 頻 逆 變 器控 制 器動 態(tài) 功 率 跟 蹤器匯 流 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。 30 配電系統(tǒng)原理圖 31 光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 實(shí)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(shí)驗(yàn)、測試、裝調(diào)、檢測 ⑶、運(yùn)行實(shí)驗(yàn)、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(xiàng)目驗(yàn)收 32 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(qiáng)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(yīng)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(jī)（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(jī)（潛水泵功率： 2KW/10 立方 /H/50M 揚(yáng)程） 技術(shù)路線： 研發(fā) —— 實(shí)驗(yàn) —— 檢測 —— 系統(tǒng)裝調(diào) —— 系列化生產(chǎn)轉(zhuǎn)化 實(shí)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(jìn)度與完成期限 2020 年 3 月 至 2020 年 3 月 30日。 四、項(xiàng)目產(chǎn)品預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益 經(jīng)濟(jì)效益分析： ⑴ 、光伏水泵與柴油機(jī)水泵經(jīng)濟(jì)性比較 33 光伏水泵系統(tǒng)設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用（ 10 年） 項(xiàng)目 設(shè)備投資 (元 ) 運(yùn)行費(fèi)用 (元 ) 太陽電池 1600Wp 28800 支架 3500 光伏水泵 5000 控 制逆變器 10000 水箱 2200 管路 500 3000 設(shè)備投資總計(jì) 50000 元， 10 年運(yùn)行費(fèi)用約 3000 元。 柴油機(jī)水泵系統(tǒng)的設(shè)備投資與蓬行費(fèi)用 項(xiàng)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(jì)（元） 運(yùn)行費(fèi)用 （元） 備注 水泵 水泵控制期 發(fā)電機(jī)組 油耗 燃料運(yùn)輸費(fèi)u 人工費(fèi) 費(fèi)用總計(jì) 6400 1200 600 2499 元 /t 元 /.km 400 元 /人 .月 5000 5000 10000 46720 8760 21900 77380 1500 202039 11200 96000 310339 每天運(yùn)行 10 小時 耗油 :280g/kWh 387719 從表中看出，以 l0 年的運(yùn)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(yùn)行的高科技產(chǎn)品，在運(yùn)行過程中管理與維修費(fèi)用只占總費(fèi)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(fèi)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(jì)性。而柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組泵水系統(tǒng) 10年內(nèi)的費(fèi)用總計(jì)為設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)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 34 機(jī)發(fā)電機(jī)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(jī)水泵系統(tǒng)提水成本的二分之一。 光伏水泵與柴油機(jī)水泵提水成本比較 光伏水泵 柴油機(jī)水泵 項(xiàng) 目 金額 (元 ) 金額 (元 ) 投資折算年值 l6770 年運(yùn)行費(fèi) 258 3lO33 9 年費(fèi)用 17028 提水成本 (元 /t) 從柴油發(fā)電機(jī)組提水的運(yùn)行成本的構(gòu)成可以看出，燃料消耗占了運(yùn)行成本的絕大部分，從這一點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)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(jī)組的運(yùn)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(jìn)一步拉太。進(jìn)一步證明，光伏水泵系統(tǒng)的運(yùn)行成本太大低于柴油機(jī)水泵系統(tǒng)的運(yùn)行成本。 ⑵ 、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(rèn)識到，一個能夠持續(xù)發(fā)展的社會應(yīng)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(fèi)國，煤炭約占商品能源消費(fèi)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(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿刃履茉春涂稍偕茉匆咽莿菰诒? 35 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(yuǎn)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(yīng)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(yuǎn)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(jì)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(dú)立系統(tǒng)，安 裝使用以單個獨(dú)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(yùn)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(jì)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 2020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 36 當(dāng)量，占全球當(dāng)年排放的 %。如不采取措施，按此趨勢發(fā)展，預(yù)計(jì)到 2020 年中國的排放將超過 660 萬噸 CO2 當(dāng)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(jì)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(qiáng)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(yīng)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(yùn)輸供應(yīng)，造成環(huán)境污染也較嚴(yán)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(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)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(shí)現(xiàn) 省政府的戰(zhàn)略目標(biāo)。 37 ②、項(xiàng)目節(jié)電量估值： 單位光伏水泵系統(tǒng)應(yīng)用光伏組件以 2020Wp 計(jì)，年發(fā)電量2020Wp 5H（平均每日日照時數(shù)） 300D（年日照日數(shù)） =3000KWh（度）。 考慮青海省農(nóng)網(wǎng)的覆蓋率，如飼草料需灌溉面積以 50%計(jì)，項(xiàng)目總推廣量 25000 套計(jì)，總計(jì)節(jié)電 7500 萬度。 而節(jié)約 1 度電即相當(dāng)于節(jié)約 360g 標(biāo)煤，則： 7500 萬度電可等效節(jié)約 27000 噸標(biāo)煤。 減少 7500 萬 KWh 。 減少 7500 萬 KWh 1Kg/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(xiàng)目的規(guī)模實(shí)施對于環(huán)境的貢獻(xiàn)是巨大的，同時對于日漸退化的青藏高原農(nóng)牧業(yè)草場及脆弱的生態(tài)環(huán)境的良性化恢復(fù)其意義十分巨大。 ③、 世界 金融危機(jī)導(dǎo)致 光伏組件生產(chǎn)成本下降 大規(guī)模的光伏發(fā)電市場吸引了投資，有力地推動了技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而使國際上光伏組件的生產(chǎn)成本以 70 年代的 $80/W，80 年代的 $13/W， 90 年代的 $4/W，下降到 2020 年的 $，發(fā)電成本達(dá)到 $。 2020 年開始，德國可再生能源法率先確定以 歐元 /KWh 的高價，收購光伏屋頂電站的電能，引發(fā)了歐洲 38 安裝光伏屋頂?shù)臒岢?，繼而引發(fā)了全球太陽級硅材料搶購，使原本13 美元 /kg 的高純硅猛增到 80 美元 /kg，由此引起晶體硅太陽電池成本非正常地回升至 美元 /W。隨著全球萬噸級太陽能級硅的擴(kuò)產(chǎn)，并隨著全球金融危機(jī)的爆發(fā)，至目前，晶體硅太陽能電池及組件已開始朝著理想化市場價格發(fā)展， 預(yù)計(jì)到 2020 年以后，晶體硅太陽電池的成本，將迅速回落到 美元 /W 左 右， 目前市場售價已低于 美元 /W。至 2020 年向后，生產(chǎn)成本可望降至 1 美元 /W 的價格 水平 。由此為光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)一步降價奠定基礎(chǔ)。 項(xiàng)目主要材料的價格理性化發(fā)展趨勢為該項(xiàng)目的規(guī)?；瘜?shí)施創(chuàng)造了歷史良機(jī)。 ④、 光伏水泵系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，可成為大規(guī)模應(yīng)用于西部廣大農(nóng)牧業(yè)地區(qū)的生活、生產(chǎn)用水的清潔能源推廣技術(shù)。 光伏水泵技術(shù)涉及光、機(jī)、電、電力電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多機(jī)群控技術(shù)等學(xué)科及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，其系統(tǒng)構(gòu)成不同于常規(guī)的 “ 電源 +水泵 ” 揚(yáng)水系統(tǒng)，而是的綜合。 其經(jīng)濟(jì)性已明顯優(yōu)于常規(guī)能源水泵系統(tǒng)。 由于近兩年來國內(nèi)外半 導(dǎo)體太陽電池的不斷降價，光伏水泵的投資、運(yùn)行成本已經(jīng)證明大大低于柴油機(jī)水泵。光伏水泵系統(tǒng)與柴油機(jī)水泵比較，運(yùn)行水價、系統(tǒng)投資成本回收期、應(yīng)用可靠性、高效率以及環(huán)保性等諸多方面均具有明顯優(yōu)勢。除此之外，它還具有無人值守、系統(tǒng)維護(hù)簡易、和農(nóng)作物的水蒸發(fā)量適配性好等優(yōu)點(diǎn)。 39 研究表明：柴油機(jī)水泵初期投資低是其優(yōu)點(diǎn)，但隨著運(yùn)行年數(shù)的增加，其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用將不斷增加，每立方米水的成本將因此而逐年增長。 光伏水泵的初期投資偏大是其缺點(diǎn)，但此后由于它的運(yùn)行費(fèi)用低和少維護(hù)或免維護(hù)等特點(diǎn)，其水的成本上升很緩慢， 10 年以后，柴油 機(jī)水泵的水成本將是光