隆德縣王家堡子骨干壩水資源利用光伏系統的應用與探索

(隆德縣水務局水土保持工作站，寧夏 隆德 756300)

1 項目基本概況

隆德縣王家堡子骨干壩位于好水河一級支溝廟灣流域中下游好水鄉中臺村，距縣城約25km，涉及好水鄉中臺1個行政村(2個自然村117戶，共505人)。2011年寧夏自治區水利廳以王家堡子和陽屲兩座骨干壩作為隆德縣水保工程水資源利用項目。王家堡子骨干壩水資源利用項目以2007年建成的王家堡子水保骨干壩為灌溉水源，對項目區28.67hm2農田進行以節水改造為主的低壓管道配套建設以及采取平田整地、田間道路修建、庫區綠化等水保措施的綜合治理，提高水資源的利用率，有效減少水土流失。建設內容有：

a.水資源利用工程。工程設計建設集水井一座，配套50KVA變壓器1臺，250QJ125—48/3型潛水泵1臺； 鋪設輸水干管1條，長2.03km，配水支管道10條，長3.45km； 配套各類閘閥井22座，取水口及保護設施140套，配套灌溉軟管11.2km。發展節水灌溉面積28.67hm2。

b.水保治理工程。平田整地28.67hm2，新建田間道路1.8km，庫區及壩坡綠化1.28hm2，修建小型水保工程11座(其中柳谷坊9座，石谷坊2座)，水土保持造林18.67hm2。

2 太陽能光伏水泵的引進

光伏水泵亦稱太陽能水泵，主要由光伏揚水逆變器和水泵組成。近年來，隨著全球“糧食問題”、“能源問題”不斷突出，光伏水泵逐步被譽為有效提高耕地糧食產量和用清潔能源替代化石能源的最為有效的產業整合產品，成為把光伏產業與農業水利、荒漠治理、生活用水、城市水景等傳統產業綜合起來發展的新興經濟模式。光伏水泵利用來自太陽的持久能源，日出而作，日落而歇，無需人員看管，不需要柴油、電網，可與滴灌、噴灌、滲灌等灌溉設施配套應用，節水節能，可大幅降低使用化石能源的投入成本，是全球“糧食問題”、“能源問題”綜合系統解決方案的新能源、新技術應用產品。在工程建設過程中，考慮到灌區年均日照時間為2086.9h，適合太陽能發電，而灌區主要種植經濟作物，通過項目整合，全部采用滴灌系統。灌區日灌水量為60m3，在充分考慮環保、經濟效益及運行管理各個環節的效益對比分析后，確定引進太陽能光伏水泵，采取太陽能光伏水泵與普通電能潛水泵相結合的方式。通過引進太陽能光伏水泵，充分利用太陽能，有利于保持人與自然的和諧，使能源利用與環境保護協調發展，提高項目小水資源利用率。

3 光伏水泵的特點

光伏水泵系統全自動運行，無需人工值守。系統主要由光伏揚水逆變器、光伏陣列、水泵組成，它省卻掉蓄電池之類的儲能裝置，以蓄水替代蓄電，直接驅動水泵揚水。光伏揚水逆變器對系統的運行實施控制和調節，實現最大功率點跟蹤。當日照充足時保證系統額定運行； 當日照不足時，設定最低運行頻率，確保太陽能電池電力的充分應用。太陽電池陣列由多塊太陽電池組件串并聯而成，吸收日照輻射能量，將其轉換為電能，為整個系統提供動力電源。

3.1 光伏水泵與交流離心式水泵性能的對比

a.可靠。光伏電源很少用到運動部件，工作可靠。

b.安全、無噪聲、無其他公害。不產生任何的固體、液體和氣體有害物質，絕對環保。

c.安裝維護簡單，運行成本低，適合無人值守，尤其以其可靠性高而備受關注。

d.兼容性好。光伏發電可以與其他能源配合使用，也可以根據需要使光伏系統很方便地增容。

e.標準化程度高，可由組件串并聯滿足不同的用電需要，通用性強。

f.太陽能隨處都有，應用范圍廣。

但是，光伏系統也有其缺點：能量分散，間歇性大，地域性強。前期成本較高。

3.2 光伏水泵與交流離心式水泵費用的對比

太陽能光伏水泵與電泵的費用對比分析如下表所列：

太陽能光伏水泵與電泵的費用對比分析表 電價： 0.228元/(kW·h)

續表

4 主要做法及經驗

隆德縣在水土流失綜合治理基礎上，通過30年的不斷摸索和創新，為水土保持生態建設提供了有效的做法及經驗：

a.積極爭取項目，加快地方經濟建設。隆德縣作為國家級的貧困縣，地方年財政收入不足4000萬元，所有項目全部依靠國家投資。在國家提倡水資源節約保護不斷加強，大力加快水利建設的形勢下，隆德縣高度重視水資源的節約保護和可持續利用，全面推進節水型社會建設，不斷提高水資源利用效率和效益。隆德縣現有骨干壩36座，中型淤地壩67座，年均蓄水量為1500萬m3，加大淤地壩小水資源利用是行之有效的途徑。水務局積極報項目，爭取每年兩座骨干壩進行小水資源利用建設。

b.大膽嘗試、引進先進的技術。水利部“十二五”規劃中提出“按照深入推進新一輪西部大開發的要求，重點解決水資源短缺和生態環境惡化問題。大力推進農業高效節水，全面建設節水型社會，促進產業結構優化升級和經濟社會發展方式轉變。”水務局水保站在工程建設中通過對比分析，大膽嘗試、引進太陽能光伏水泵技術，在資金投入上節約成本，在管理上更優化。

c.圍繞節水治水，提高水資源利用效率。隆德縣1990年前30年年均降水量為625mm，到2008年前30年年均降水量為502mm,隨著近年干旱趨勢的發展，近三年年均降水量為453mm，節約用水迫在眉睫。通過整合資金，發展節水灌溉，灌水量由3000m3/hm2改為600m3/hm2，每公頃節水2400m3，項目區一個灌溉期內節水68800m3,提高了水的利用率，節約了水資源。

d.改變管理機制，為工程提供可持續保障。小產權工程，一直以來由水庫管理所管理。由于管理不方便，工程人為破壞嚴重，工程效益發揮不理想，群眾意見大。在王家堡子骨干壩水資源利用項目管理中，引進新管理機制，將設施由個人承包，水費除上繳承包費和用于工程大修外，所得由承包人所有。調動了群眾的積極性，保證了工程的正常使用和效益的最大發揮。