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理论研究 光伏提水工程技术设计初探 2011年第4期 光伏提水工程技术设计初探 程荣香 张瑞强 (中国水科院牧区水科所，呼和浩特 010010) 【摘 要】 为合理开发新能源，加快社会主义新农村建设，提高光伏提水工程的建设水平，本文根据多年光伏提水 工程的设计和建设经验，从工程的选址、机型的选择、参数的确定方法等几个方面介绍了光伏提水工程 的设计方法和步骤，为规范我国光伏提水工程建设和管理提供决策依据。 【关键词】 光伏提水；太阳能资源；工程设计 【DOI编码】10.3969/ j.issn.1008- 1305.2011.04.017 【中图分类号】 TK519 【文献标识码】 B 【文章编号】 1008-1305(2011)04-0048-03 随着建设社会主义新农村的需求，光伏提水业 近年来得到了迅速发展，它对解决人畜供水和农牧 业灌溉问题起到了较大的作用。但因在光伏提水工 程建设过程中没有可执行的标准，工程建设的随意 性大，使光伏提水系统利用率低、效益差，系统功能 不能全部发挥。本文将根据多年光伏提水工程的建 设和设计经验，依次介绍光伏提水工程的各个设计 环节，对每个环节的设计内容、技术要求和指标的确 定进行阐述，为今后光伏提水工程的建设提供一个 科学的设计方法。 1 光伏提水工程的选址 光伏提水工程建设地点选择应具备相应的条 件：有稳定、可靠的太阳能资源；50年一遇的最 大风速不大于50m/s; 有适宜的水源条件。 1.1 太阳能资源条件 对工程建设地点进行不少于一年的太阳能资源 资料测量，并取得距离建设点最近的相应参证气象 站的同期资料。满足下列条件的地区，认为适合建 设光伏提水工程。 (1)条件 一 、年平均太阳总辐射量不小于 1400kW ·h/(m2 ·a)。 (2)条件二、全年太阳能年平均日照小时数不 小于2200h, (3)太阳辐射量年变化和日变化、各月太阳辐 射量日变化：用太阳辐射量年变化和日变化、各月 太阳辐射量日变化与同期负荷的变化曲线对比，两 者相一致或接近的部分越多越好。 1.2 水源条件 光伏提水工程建设前，应对建设地点进行水资 源的勘察评价，对水源水质和水量提出相应要求。 (1)光伏提水工程的水源水一般为清水，如河 水、湖水、池塘水、井水等。水的温度不高于 40℃;固体物质含量(按质量计)不大于0 . 01%, 粒径不大于0.2mm。 (2)选用地下水源时，其允许开采量应大于取 水量，保证水源的可持续性；选用地表水源时，其 设计枯水流量的年保证率不宜低于90%。当单一 水源水量不能满足要求时，可采用多水源或调蓄水 等措施。 (3)水源的供水能力应大于水泵的流量。 2 光伏提水工程设计 2.1 光伏提水工程总体设计应考虑的因素 (1)光伏提水泵站周围不应有影响光伏发电的 遮阳障碍物。 (2)供水蓄水池应具备重力供水条件，应有一 定的容积，保证连续阴天泵站不提水的情况下仍能 正常供水。 作者简介：程荣香(1966年一),女，高级工程师，主要从事 新能源利用工作。 · 48 · 2011年第4期理论研究光伏提水工程技术设计初探 2011年第4期 理论研究 · 49 · (3)在泵站取水处要预留放置其它取水器所需 的空间。 (4)系统应有放水装置，以免冬季冻坏水管等 设备。 (5)在光伏阵列、控制室、水源口、蓄水池处 应设有安全防护设施和警示标志。 (6)输水管线不应有较大的起伏，穿越不良地 质、地段时应采用相应的技术措施。输水管线接口 处不应有明显的渗漏。 2.2 光伏提水工程技术要求 (1)光伏提水泵设施能在-20℃~+60℃的条 件下正常工作。 (2)在光伏组件安装的区域内，地基应有相应 的承载力，避开沼泽、滩涂、流沙。 (3)蓄水池最低点的水头应能满足最不利用户 用水终端的水头要求。 (4)容量大于2kW 的光伏提水泵站的控制器 应有欠压、过载等电子自动保护功能。 (5)光伏提水泵站的出水口处应有消能和防冲 刷装置。 (6)要求冬季作业的光伏提水系统，输水管线 应埋设在冻层以下，或采取相应的其他防冻措施， 管道上安装阀门处应建阀门井。 3 光伏提水机组的选型 光伏提水机组类型应依据工程用途、太阳能资 源条件、提水流量及扬程等来选择。 流量大于10m3/h 的提水机组或水中含沙量大 的宜优先选用离心泵提水机组；流量小于10m3/h 时宜选用高扬程、小流量容积泵提水机组。 4 泵 站 相 关 参 数 的 确 定 4.1 系统扬程的确定 光伏提水泵站总扬程是指光伏提水系统在夏季 为9～17h, 冬季为10～15h 抽取的水量与水源供 给的水量处于平衡时，水源此时的动水位到出水口 中心的高差与输水管道的阻力之和。按公式(1) 计算： H=H?+H?+H?+△H