太阳能光伏扬水系统破解云南山区取水难题

云南水资源在全国排名第三。然而，近几年来云南遭遇百年一遇的干旱，让我们认清了一个现实：云南既是一个丰水的地方，又是一个缺水的省份。云南虽为水资源大省，人均拥有水资源量高于全国平均水平一倍多。但开发利用率仅为6.9%，不到全国平均水平的三分之一，严重的工程性缺水，让云南面对的是“天上水”蓄不了、“地表水”留不住、“地下水”用不上的。

　　困则思变！

　　利用丰富的太阳能资源，云南省走上了一条依靠光伏扬水技术破解山区取水难题的科技抗旱之路。

　　4年来建成48套光伏取水示范工程

　　面对干旱，全省上下齐心协力，云南省科技厅积极组织农经作物抗旱新品种研发、节水抗旱栽培技术开发示范、核磁共振找水科技示范等科技抗旱工作，为全省抗旱工作提供科技支撑。云南省农村科技服务中心高俊主任告诉记者，省科技厅在科技抗旱过程中发现，云南省广大旱区一方面普遍存在水源点距居民区较远或距地面较深的问题，很多偏远山区的群众缺水不是因为没有水源，而是水利设施不够而不得不人拉马驮，或采用高成本的柴油机或电网抽水，每年高昂的油费和电费群众无力承受；另一方面旱区丰富的太阳能资源未得到充分利用，白白浪费。

　　通过多方调查发现，利用太阳能光伏扬水技术能有效破解山区和偏远贫困地区的取水难题。为此，省科技厅组织省内有关企业和高校开展太阳能光伏水泵系统研究与应用技术攻关，及时研究解决了云南日照情况的动态最大功率跟踪算法、多泵控制等核心关键技术，使云南省太阳能光伏水泵系统研究及应用技术达到国内领先水平。2010年，省科技厅在文山州西畴县建成全省第一座太阳能光伏提水科技示范工程，光伏方阵机功率10.8千瓦，扬程75米，日均提水量达到150立方米。该工程投入运行后，解决了当地432名群众和90头大牲畜的饮水问题，取得了显著的应用效果。“从2010年到现在，我省都在大力推进光伏提水示范工程的建设。4年来，针对旱情突出的昆明、曲靖、玉溪、楚雄、大理、昭通、文山、临沧等10个州市，省科技厅组织专家开展现场勘查筛选后，建成了48套光伏提水示范工程。” 云南省农村科技服务中心主任高俊说道。

　　2013年，云南省继续将光伏提水作为科技抗旱的主要措施。组织有关专家深入昆明、曲靖、大理等12个州市、25个县（市、区）的32个水源点进行了实地踏勘，选取了23个有水源、但取水困难的村镇作为光伏提水示范点。云南省科技厅安排科技经费535万元、地方配套650万元用于光伏提水科技示范工程建设。截至10月28日，已建成19个光伏取水示范点，其它4个示范点近期内也将完工。示范点全部建设完成投入使用后，累计可解决55626人、21326余头大牲畜的饮水困难和6855亩农田的灌溉用水。

　　太阳能光伏水泵是怎样取水的？

　　前不久举行的2013第九届中国昆明泛亚国际农业博览会上，多年来致力于光伏与水利系统应用方案的研究，拥有全球领先的国家级重点实验室、全球第一家光伏扬水系统研究示范基本的深圳市天源新能源有限公司副总经理胡民浩介绍，该公司在全球首创的Solartech光伏扬水系统，开创蓄水替代蓄电的环保理念，无需架设电网，直接驱动水泵扬水，装置的可靠性高、使用寿命长，同时大幅降低系统的建设和维护成本。“光伏扬水系统不需要电网支持，只要有充足的光照和水源，就能以太阳能为动力进行提水。独立运行，无需人工值守，无需投入高成本的蓄电池装置，解决了无电地区和干旱地区提水动力问题。

　　胡民浩向记者介绍了以太阳能为动力进行提水的Solartech太阳能光伏扬水系统。光伏扬水系统主要由光伏扬水逆变器、水泵、太阳电池阵列组成，太阳电池阵列由多块太阳电池组件串并联而成，吸收日照辐射能量，将其转换为电能，为整个系统提供动力能源。光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节，将太阳电池阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，并根据日照强度的变化实时调节输出频率。水泵由交流电机驱动，从深井或江河湖泊等水源中提水，注入水箱水池，或直接接入灌溉或喷泉等系统，离心泵、轴流泵、混流泵、深井泵等均可使用。

　　光伏提水与柴油机抽水成本持平在2.6年

　　光伏提水工程利用云南丰富的太阳能资源。一次性投资这种设备，连续25年以上的使用寿命，后期基本上是零成本运行。

　　说到光伏扬水系统的便捷和低成本，高俊显得有些激动。他介绍，光伏取水系统可全自动运行，无须人工值守；系统寿命20年～25年，3年即可收回系统成本。“省科技厅在云南大旱年份下了一场及时雨。”有人如此评价云南光伏提水示范工程的建设。“这个评价很贴切，光伏提水彻底改变了示范区群众的生产生活。昆明市五华区西翥街道办事处东村社区母格村民小组是光伏提水示范点之一。该村民小组自2009年以来，依靠柴油机从一个天然龙潭取水，解决471人和120头大牲畜的饮水困难，每年的柴油费超过4万元，每天需安排专人值守，自2009年实施光伏提水工程以来已用坏了7台柴油机。2012年，云南省科技厅在该处建成光伏取水科技示范工程，光伏系统功率为４.８千瓦，日均抽水量是柴油机抽水的两倍，达到80立方米。仅以节约的柴油费计算，3年就可收回全部投资。”高俊说。

　　光伏扬水系统虽然一次性投资相对较高，但没有后续运行费用，仅需要少量的维护费。胡民浩告诉记者：“以25年使用时间计算，一套功率8千瓦的光伏扬水系统，与一套功率5.5千瓦的柴油机抽水系统对比，使用2.6年后两套设备的购置和运行成本基本持平，光伏扬水系统仍有20多年的使用寿命，不需要燃油等运行成本支出。而随着电池板价格的下降，油价的上涨，其单位成本持平年限会进一步缩短。”

　　2013年7月，亚洲已建成的最大太阳能光伏提水单体项目——富宁县龙门山瑶光伏扬水系统正式建成投入使用。“该项目采用的就是世界最先进的Solartech光伏扬水系统，是我公司生产的。这个项目共有3个山瑶村的117户群众及龙门小学受益，可解决800余人、330头大牲畜的饮水困难。”胡民浩自豪地说。

　　他们这样说
　　光伏取水示范工程的成功实施除了用于抗旱减灾工作外，还具有显著的科技示范作用和重要的现实意义，极具推广价值。充分利用好云南的太阳能资源，既符合我省发展清洁能源、培育战略性新兴产业的方向，也是依靠科技保障民生的重要途径。
——云南省科技厅厅长龙江

　　近年来我国太阳能光伏产业发展十分迅速，天源光伏扬水系统充分支持了我国农业灌溉工作，很好的解决了农业水利现代化建设需求，推行光伏水利是未来农业水利建设的必然发展趋势。
——云南省水利厅王仕宗副厅长

　　太阳能光伏取水系统扬程从30米到上千米，流量从0.1立方米/小时到数百立方米/每小时不等，在阴雨天太阳能不足的情况下，还可以连接电网，由电网供电进行抽水，大规模推广应用的前景十分广阔。
——云南师范大学能源与环境科学学院副院长刘祖明

　　应用光伏扬水技术解决我国粮食和生态环境问题，解决农业浇灌和生活供水电力短缺问题，大力发展光伏水利产业，对我国1％的旱地面积采用光伏扬水技术进行灌溉，实现每年每亩250吨的浇灌，国内市场总量将达到400GW。
——电力系统国家重点实验室深圳研究室副主任、清华大学教授、天源新能源总工程师徐政

文章作者：Sunny