太陽(yáng)能提灌站在瀘州的應(yīng)用與發(fā)展

向紅梅　顧亞利

(瀘州市水務(wù)局， 四川 瀘州　646000)

?

太陽(yáng)能提灌站在瀘州的應(yīng)用與發(fā)展

向紅梅顧亞利

(瀘州市水務(wù)局， 四川 瀘州646000)

本文對(duì)太陽(yáng)能提灌站的構(gòu)成及工作原理進(jìn)行了介紹，結(jié)合瀘州的應(yīng)用實(shí)例闡述了太陽(yáng)能提灌站在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等方面的優(yōu)勢(shì)，并根據(jù)瀘州的實(shí)際情況論述了其在瀘州的發(fā)展緊迫性及應(yīng)用前景。

太陽(yáng)能提灌站； 節(jié)能； 高效； 前景

1　太陽(yáng)能提灌站概述

1.1太陽(yáng)能提灌站構(gòu)成及工作原理

太陽(yáng)能光伏提灌站系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板、通用變頻器、光伏控制器、電機(jī)和水泵系統(tǒng)組成。太陽(yáng)能電池板由許多太陽(yáng)能電池串并聯(lián)構(gòu)成，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)通用變頻器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從水源提水，系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)噪聲、全自動(dòng)、高可靠、節(jié)能環(huán)保等。

系統(tǒng)構(gòu)成原理圖

太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其轉(zhuǎn)換效率直接決定了水泵的工作狀態(tài)，目前廣泛采用的DC30V 245W太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率達(dá)15%以上，10年保證90%的輸出，25年保證80%的輸出，且降低了對(duì)日照強(qiáng)度的要求，從太陽(yáng)出來(lái)一直到下山均可工作，大大提高了太陽(yáng)能光伏水泵的有效工作時(shí)間；通過(guò)逆變控制裝置可在無(wú)蓄電池的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電最大功率點(diǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤，自動(dòng)適應(yīng)天氣陰晴變化，隨著光照強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)流量大小，而不改變揚(yáng)程，有效避免了突然陰天時(shí)系統(tǒng)停機(jī)的現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的可靠性。

1.2太陽(yáng)能提灌站發(fā)展歷史

太陽(yáng)能光伏提灌站并不是一個(gè)新興產(chǎn)物，早在20世紀(jì)80年代它的先進(jìn)性、合理性和發(fā)展前景就已得到聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)署、世界銀行、亞太經(jīng)濟(jì)社會(huì)等國(guó)際組織的肯定。1977年，美國(guó)就已經(jīng)有3處太陽(yáng)能光伏泵站投入灌溉；20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始了太陽(yáng)能提灌技術(shù)的研究和探索，并在新疆、青海等地取得了很好的推廣示范效果；2008年，四川省承擔(dān)了國(guó)家“小型太陽(yáng)能提灌站示范與推廣”星火計(jì)劃項(xiàng)目，開(kāi)始了四川省太陽(yáng)能光伏提灌站試點(diǎn)建設(shè)工作。2011年，四川省第一臺(tái)太陽(yáng)能光伏提灌站在涼山州寧南縣抽水成功，2014年，瀘州市第一座太陽(yáng)能光伏提灌站在合江縣將軍湖建成并投入使用。

2　太陽(yáng)能提灌站在瀘州的發(fā)展

2.1太陽(yáng)能提灌站在瀘州的應(yīng)用情況

盡管太陽(yáng)能光伏提灌站已有近40年的發(fā)展歷史，但對(duì)瀘州而言，它還屬于一個(gè)比較新的事物，直到2014年才真正在瀘州安家落戶。目前全市僅有3座太陽(yáng)能提灌站建成投入使用，2座在建，4座在開(kāi)展前期工作，規(guī)劃到2020年，全市共投入8423萬(wàn)元，建成73座，總裝機(jī)容量2465kW，受益人口十萬(wàn)左右。

2.1.1太陽(yáng)能光伏提灌站在瀘州的應(yīng)用實(shí)例

項(xiàng)目區(qū)位于合江縣白米鎮(zhèn)斗笠村，水源為長(zhǎng)江。年日照時(shí)數(shù)1244.76h，項(xiàng)目區(qū)主要種植真龍柚等經(jīng)濟(jì)作物，受益人口約1000人，可控灌溉面積800畝，每畝可比項(xiàng)目建設(shè)前增產(chǎn)60kg，共可增產(chǎn)4.8萬(wàn)kg，按當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格可折合人民幣28.8萬(wàn)元，人均增收近300元。項(xiàng)目采用由18塊太陽(yáng)能電池板串聯(lián)為1路，共8路并聯(lián)組成的太陽(yáng)能電池組件采集太陽(yáng)能，通過(guò)通用變頻器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為交流電為容積式太陽(yáng)能專(zhuān)用水泵(B型)提供動(dòng)力，把水加壓后通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)酱笕萘康男钏亍?/p>

2.1.2太陽(yáng)能光伏提灌站與傳統(tǒng)提灌站對(duì)比分析

合江縣白米鎮(zhèn)斗笠村太陽(yáng)能提灌站提水揚(yáng)程89m，裝機(jī)功率26.4kW，設(shè)計(jì)流量40m3/s，控灌面積800畝，每天有效工作時(shí)間7h。

太陽(yáng)能光伏提灌站：項(xiàng)目總投資95.44萬(wàn)元，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和正常使用情況下，太陽(yáng)能光伏板的使用壽命在25年左右，每年的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用極低，經(jīng)測(cè)算，大約0.4萬(wàn)元，在項(xiàng)目使用壽命期內(nèi)，總費(fèi)用約為105.44萬(wàn)元。

傳統(tǒng)電力提灌站：項(xiàng)目初期投資49.6萬(wàn)元，每年運(yùn)行費(fèi)用約為4.06萬(wàn)元，其中人員工資1.2萬(wàn)元，設(shè)備維修費(fèi)0.2萬(wàn)，電費(fèi)2.26萬(wàn)元(26.4kW×180d×7h×0.8元)。在項(xiàng)目使用壽命期內(nèi)，總費(fèi)用約為151.1萬(wàn)元。

兩者對(duì)比如表1所列。

表1　太陽(yáng)能提灌站與傳統(tǒng)提灌站對(duì)比

從表1可以看出，太陽(yáng)能光伏提灌站雖然前期投入比傳統(tǒng)電力提灌站投入要大，但太陽(yáng)能光伏提灌站后期運(yùn)行管護(hù)費(fèi)用極低，據(jù)測(cè)算，經(jīng)過(guò)10年左右的時(shí)間，光伏提灌站費(fèi)用將低于傳統(tǒng)電力提灌站。綜合考慮人工費(fèi)、電費(fèi)不斷上漲，光伏技術(shù)日益成熟其成本將會(huì)大幅度減低等因素，其經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更加明顯。光伏提灌站利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行提水，實(shí)現(xiàn)了零耗能、零排放、零污染，符合今后經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

2.2太陽(yáng)能提灌站在瀘州的發(fā)展前景

2.2.1瀘州市基本情況

瀘州市位于四川省東南部，處于四川盆地南緣與云貴高原的過(guò)渡地帶，長(zhǎng)江自西向東橫貫境內(nèi)，沱江、永寧河、赤水河、瀨溪河、龍溪河等交織成網(wǎng)，全市水資源量如表2所列。境內(nèi)日照充足，全市各區(qū)縣多年平均日照時(shí)數(shù)如表3所列。從表2、表3可看出，瀘州具備發(fā)展太陽(yáng)能光伏提灌站的條件。

表2　瀘州市各區(qū)縣水資源總量　單位：萬(wàn)m3

表3　瀘州市各區(qū)縣多年平均日照時(shí)數(shù)　單位：h

2.2.2太陽(yáng)能提灌站在瀘州發(fā)展的緊迫性及前景

瀘州市是農(nóng)業(yè)大市，2013年全市糧食播種面積達(dá)36.67萬(wàn)公頃，境內(nèi)河流眾多，水資源量充沛，但很多地方均為水低田高，河流中的水無(wú)法直接用于灌溉。特別是合江縣、敘永縣和古藺縣屬于山區(qū)，能直接利用的水資源不足，嚴(yán)重影響了三縣的農(nóng)業(yè)發(fā)展，按照農(nóng)民人均年收入2300元的扶貧標(biāo)準(zhǔn)，合江縣、古藺縣和敘永縣還有約30萬(wàn)貧困人口，約占三縣農(nóng)村人口的20%。隨著國(guó)家扶貧力度的加大，古藺、敘永、合江分別列入國(guó)家和省級(jí)烏蒙山扶貧開(kāi)發(fā)規(guī)劃，瀘州市各級(jí)黨委、政府高度重視三縣的農(nóng)業(yè)發(fā)展，緊緊抓住這難得的機(jī)遇，針對(duì)貧困地區(qū)生態(tài)環(huán)境和資源優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)多年努力，形成了赤水河流域特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如：古藺、敘永烤煙基地建設(shè)，合江真龍柚基地建設(shè)，合江荔枝種植基地建設(shè)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，且達(dá)到了一定規(guī)模。但是由于大部分產(chǎn)業(yè)地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，水低田高，人畜飲水困難，生產(chǎn)、生活用水緊張，作物所需灌溉用水得不到有效供給，且三縣地形復(fù)雜，電力基礎(chǔ)設(shè)施條件惡劣，電力提灌站的建設(shè)和使用成本對(duì)這些地區(qū)來(lái)說(shuō)是很重的負(fù)擔(dān)，建一座太陽(yáng)能提灌站在壽命期內(nèi)的費(fèi)用可比電力提灌站節(jié)省4～5萬(wàn)元/人(該費(fèi)用僅考慮電力基礎(chǔ)設(shè)施便利的條件，若電力設(shè)施不便利，該費(fèi)用還將進(jìn)一步拉大)。

目前大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯，抗旱能力差，作物增產(chǎn)、農(nóng)戶增收收效欠佳。以古藺縣馬蹄鄉(xiāng)為例，甜橙是該鄉(xiāng)的重要經(jīng)濟(jì)作物，種植面積達(dá)3.1萬(wàn)畝，2013年瀘州旱情較為嚴(yán)重，古藺年降雨量686.7mL，1萬(wàn)畝甜橙產(chǎn)量0.81萬(wàn)t；2014年，雨量較為充沛，古藺年降雨量800多mL，1萬(wàn)畝甜橙產(chǎn)量1萬(wàn)t，2013年比2014年減產(chǎn)0.19萬(wàn)t，按當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)折合人民幣1140萬(wàn)元，人均減收500元左右。有水無(wú)水兩重天，所以提高灌溉保證率迫在眉睫。

綜上所述，太陽(yáng)能提灌站在瀘州市具有廣泛的應(yīng)用前景，能為當(dāng)?shù)貛?lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3　結(jié)　語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)，干旱少雨和缺水問(wèn)題一直制約著瀘州市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。雖然近幾年來(lái)小農(nóng)水重點(diǎn)縣項(xiàng)目的實(shí)施，很大程度上改善了灌溉最后一公里問(wèn)題，灌溉保證率得到了很大提高，但由于合江、敘永、古藺地處山區(qū)，低水很難高用，加上這三個(gè)縣經(jīng)濟(jì)較為落后，電力基礎(chǔ)設(shè)施滯后，傳統(tǒng)電灌站的建設(shè)面臨諸多困難。太陽(yáng)能光伏提灌站的建設(shè)，可使瀘州市豐富的太陽(yáng)能資源得到充分利用，改善這些地區(qū)靠天吃飯的窘境。隨著太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換效率的提高和高效水泵的研制以及省級(jí)有關(guān)部門(mén)對(duì)太陽(yáng)能提灌站建設(shè)的大力支持，光伏提灌站在瀘州市將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]劉旭帥，王燕.光伏水泵應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的研究[J].科技天地,2011(1):72.

[2]阮紅麗，李光輝，蔣輝霞，等.太陽(yáng)能提灌站的構(gòu)成及其應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué),2012(13):224-225.

[3]段程威.太陽(yáng)能光伏發(fā)電在提灌站的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù),2014(4):404-405.

[4]王華，王務(wù)華，葉豐.四川省太陽(yáng)能光伏提灌站發(fā)展應(yīng)用淺析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2014(7):39-40.

[5]張勇.太陽(yáng)能提灌站的構(gòu)成及其應(yīng)用分析[J].學(xué)術(shù)論壇,2014(1):274.

Application and development of solar energy irrigation station in Luzhou

XIANG Hongmei, GU Yali

(LuzhouMunicipalWaterBureau,Luzhou646000,China)

In the paper, composition and working principle of solar energy irrigation station are introduced. Application example in Luzhou is combined for describing advantages of solar energy irrigation station in economic benefit, social benefit, etc. Its development urgency and application prospect in Luzhou are described according to practical condition in Luzhou.

solar energy irrigation station; energy saving; efficient; outlook

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.013

TV93

A

1005-4774(2016)01-0041-03