Solartech光伏扬水技术助力中国光伏水利产业发展

有效水资源的缺失已成为当今全球面临的严峻考验之一，在一些干旱地区和经济不够发达的国家和地区，该问题尤为凸显。政府和企业为了解决此问题一直在努力，来自中国原创的Solartech光伏扬水系统技术对于解决全球无电缺水地区农林灌溉、人畜饮水、荒漠治理等粮食增产与生态恢复问题做出了巨大贡献，得到了国内外政府和行业人士的高度认可和重视。

Solartech光伏扬水系统技术以及其在全球的推广和应用荣获2014年联合国全球人居环境最佳技术范例奖。该系统主要是由太阳能电池组件、光伏扬水逆变器和光伏水泵三部分组成。太阳能电池组件吸收日照辐射能量，将其转化为电能，为整个系统提供动力电源。光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节，应用太阳电池阵列发出的电力驱动水泵，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪，最大限度地利用太阳能。水泵由电机驱动，从深井或河流中提水应用。基于在太阳能扬水系统中蓄电不如蓄水的设计思路，没有配置蓄电池，从而达到简化系统，降低成本的目的。

Solartech光伏扬水系统核心技术在于光伏扬水逆变器。驱动采用交流电动机的水泵，需要使用具备以下两个功能的逆变器：1，逆变功能——将太阳电池阵列输出的直流电变换为交流电；2，最大功率点跟踪（MPPT)功能——根据光照强度实时调节输出频率、保证系统输出最大功率。因此，MPPT控制规律的设计非常重要，Solartech光伏扬水系统核心技术MPPT算法是业内领先的算法。

MPPT技术控制规律需要满足3个方面的要求：跟踪速度、跟踪精度及系统稳定性。在无需电池作为电压支撑的独立太阳能扬水系统中，稳定性问题主要是电压稳定问题。由天源新能源和清华大学研究生院研发的多重判断据法很好地解决了跟踪速度问题；而经典常压法稳定性好，在MPP附近的扰动小，只要目标电压准确，就可实现精度跟踪。天源光伏扬水逆变器采用的混成控制算法结合了多重判据法和常压法的优点。

图1是Solartech光伏扬水系统MPPT多重判据法与普通的PAO法在多云天气下的对比实验结果。在全天出现多次光照强度大幅波动的情况下，采用PAO法的系统多次中断运行，而采用MPPT多重判据法的系统则能快速跟踪光照强度变化，避免系统停机重启，提供运行效率。


图1 MPPT多重判据法与PAO法的日输出功率曲线

下表为采用不同算法的系统在多云天气条件下一天内发生停机重启的实测次数，Solartech光伏扬水系统MPPT多重判据算法运行最稳定。


 不同算法在多云天气下稳定性对比

Solartech光伏扬水系统开创以蓄水代替蓄电的经济环保理念，无需储能电池，以太阳能为动力直接驱动水泵电机工作，大大节省了系统装置建设和运行的成本。通过MPPT专利核心技术，系统提供稳定的水资源进行浇灌，大大提高了农业经济收益，并改善了生态环境。更重要的是，Solartech光伏扬水系统已在全球100多个国家和地区广泛应用，特别是对非洲和亚洲等不发达国家的农业经济发展作出了巨大贡献，为这些地区的粮食增产、生态恢复提供有效水资源保障。

Solartech光伏扬水系统技术符合“全球人居环境绿色技术范例奖”的所有条件，有利于创新和实施可再生能源技术，高效利用水资源，解决全球农林灌溉、荒漠治理、草原畜牧、农村饮水工程和生态环境恢复等缺水导致的系列问题，有利于推动光伏水利产业的发展。该技术环保节能，减少温室气体排放，有利于推动光伏水利产业和全球经济、环境的可持续发展。2014年全球人居环境论坛专家评审会授予该项技术“全球人居环境绿色技术范例奖”的尊贵荣誉，高度赞扬了Solartech光伏扬水系统在人居环境与城市可持续发展方面为全人类所作出的杰出贡献。