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1、光伏提水的设计方法和步骤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
2、. 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)o(2)条件二、全年太阳能年平均日照小时数不小于2200ho (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。L 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
3、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. 2mmo （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。（3）
4、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 设施能在一20+ 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
5、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917h,冬季为 1015h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
6、式(1)计算：H = H1+H2 + H3 + H (1)式中：H水泵的总扬程，m；Hl动水位到最不利用水终端的高差，m； H2蓄水池底部到最不利用水终端的高差，一般取2m3m；H3蓄水池深度，m； H总水头损失，m0 4. 2系统日提水量的确定系统日提水量为系统在全日内各个时间段的提 水量之和，按公式(2)计算：Qr = ?tztqQi (2)式中：Qr日提水量，m3/d； Qi选定机型在确定的扬程下某时段太阳能资源对应的系统流量，m3/h； tq一天内系统提水起始时间，h； tz一天内系统提水终止时间，ho 5光伏阵列的设计5. 1光伏阵列容量的确定光伏阵列容量可按公式 (3)计算：N=N
7、pfxklk2 (3)式中：N光伏阵列的容量，W； Npf提水系统峰值水功率，W； kl太阳能资源修正系数；k2光伏阵列跟踪太阳方式修正系数。kl、k2值分别按表1和表2选取。5. 2光伏阵列方位角、最佳倾角 的确定 (1)方位角γ按公式(4)计算：cosγ= (sinαzsin? sinδ ) / cosαzcos? (4) 式中：αz太阳高度角；？当地纬度；δ太阳赤纬角。(2)最佳倾角的确定。根据水平面太阳总辐射量结果，计算出不同角度(10度60度间隔1度)倾 斜面上各月太阳总辐射量。比较倾斜面不同倾角的月
8、平均太阳总辐照 量计算结果，得出全年最大太阳总辐照量时对应的倾角，即为光伏阵 列最佳倾斜角。同时也适用固定安装光伏阵列最佳倾角的计算lo #P#分页标题# 5. 3光伏阵列行间距的计算行间距指前排方阵前 端到后排方阵前端的距离，按公式(5)计算：Ls = Lxcot (αz) cos (γ ) +Ltgα (5)式中：Ls彳亍间是巨，m；γ冬至 日上午 9 时太阳方位角；L组件垂直高度，瞑6系统其它设计6. 1蓄水与输配水系统的设计蓄 水与输配水工程设计参照风力提水工程技术规程(SL343-2006) 中第6. 4节和第6. 5节的规定执行206
9、. 2安全设计在安全 方面主要考虑系统的防雷。如果系统安装在空旷野外或超出附近建筑 物高度时(系统超过1. 5倍建筑物高点)需做防雷设计。系统防雷 设计采取建筑物防雷设计规范(GB50057 1994)中第三类防雷建 筑物的防雷等级。对于小型电站及低压输电线路只要求考虑防止雷电 感应和雷电波侵入3o (1)防雷电感应。太阳能电池方阵和控制室 设备、金属物、电缆的金属屏蔽层要可靠接地，每个设备都要单独接 地，不允许串联后再接到接地干线上，控制器光伏输入端每一路均应 装设避雷模块。(2)防雷电波侵入。对于低压220V/ 380V在每条回 路的出线和零线上装设低压阀型避雷器。(3)对于容量大于5kW的光 伏提水系统应在系统5m内架设避雷针。6. 3节能设计光伏提水工 程建设项目应确保使用国家现行节能规范、标准，尽量采用以下节能 措施：（1）系统应集中布置，就近接入配电室。（2）选择合理供电电 压和供电方式。（3）选用技术先进、性能可靠、材料优良、结构合理、 运行稳定、机械强度高、使用寿命长的节能型机电设备及材料。7 结语一个优质的光伏提水工程，必须有科学合理的设计来保证。本 文介绍的设计方法，为多年来从事光伏提水工程建设工作的经验总结。 在今后具体工程设计中，要因地制宜地通过科学分析和计算，才能达 到光伏提水工程预期的设计目标。