本刊記者|王雯慧

致富路上好幫手 借得陽(yáng)光取雨露
——記光伏提水技術(shù)

本刊記者|王雯慧

圖為光伏水泵工程

我國(guó)西南邊陲的山區(qū)，因其特殊的地質(zhì)構(gòu)造形成了山高坡陡，人和耕地在半山腰、河流在山腳下的情況，貧困山區(qū)人們飲用水和生產(chǎn)用水十分困難。光伏提水技術(shù)用太陽(yáng)能這種清潔可再生能源解決了近旁水源豐富的貧困山區(qū)“有水用不上”問題，通過(guò)高科技實(shí)現(xiàn)“水往高處流”，將貧困村打造成為“發(fā)展可持續(xù)、逐步致富、環(huán)境得保護(hù)”的科技示范村。

2017年5月，在全國(guó)科技活動(dòng)周科技扶貧精準(zhǔn)脫貧成果展的展廳里，記者第一次了解到光伏提水系統(tǒng)：以太陽(yáng)能為動(dòng)力，以光伏發(fā)電驅(qū)動(dòng)水泵，由光伏陣列、控制器、水泵等3部分組成，其中，光伏陣列由光伏組件串并聯(lián)而成，它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電；控制逆變一體機(jī)則將直流電變?yōu)榻涣麟?，?qū)動(dòng)水泵抽水，同時(shí)對(duì)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員介紹，光伏水泵和傳統(tǒng)的水泵(汽柴油機(jī)水泵、電網(wǎng)水泵)一樣，可以應(yīng)用于各種抽提水的場(chǎng)合。但光伏水泵以太陽(yáng)能為動(dòng)力，不像電網(wǎng)水泵受電網(wǎng)限制，不需架設(shè)電網(wǎng)，不消耗電網(wǎng)交流電和汽柴油，可以隨水源安裝，全自動(dòng)運(yùn)行，不需人隨時(shí)看守。天氣越干旱，對(duì)水的需求就越大，太陽(yáng)光照越強(qiáng)，只要有水源，光伏水泵提水越多。

技術(shù)攻關(guān) 一臺(tái)水泵的改變

自古以來(lái)，水與人類的生存息息相關(guān)，人們總是逐水而遷、擇水而居。水是人類生存發(fā)展的基本要素，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和文明進(jìn)步有著深遠(yuǎn)的影響。

云南省從2009年到2012年經(jīng)歷了史無(wú)前例的四年連續(xù)旱災(zāi)，旱情十分嚴(yán)重。根據(jù)云南省農(nóng)業(yè)廳2010年4月發(fā)布的數(shù)據(jù)，自2009年旱情開始到次年4月，云南因旱災(zāi)造成的農(nóng)業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120億元以上，災(zāi)情十分嚴(yán)重。農(nóng)民收入也受到嚴(yán)重影響，僅秋冬作物減產(chǎn)，已經(jīng)使全省農(nóng)民人均減少一百元以上。

同時(shí)，云南因其特殊的地質(zhì)構(gòu)造形成了山高坡陡，人和耕地在半山腰、河流在山腳下的現(xiàn)象。豐富的水資源由于無(wú)法到達(dá)需要的高度，生產(chǎn)用水無(wú)法保障，當(dāng)?shù)卮迕裰荒芊N植低經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物，加重了貧困的負(fù)擔(dān)。

令人揪心的“有水用不上”問題和多年的連旱，催生驅(qū)趕“旱魃”的科學(xué)措施。

云南卓業(yè)能源有限公司與云南師大師范大學(xué)合作自2010年開始研發(fā)光伏水泵技術(shù)，在核心技術(shù)上取得了一系列的突破：率先實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)最大功率跟蹤、極大提升了應(yīng)對(duì)陽(yáng)光激變的能力，率先將大型高壓柱塞泵等多種類型的水泵應(yīng)用到光伏水泵系統(tǒng)中，率先實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程水位，率先實(shí)現(xiàn)了光交并行、非連續(xù)滑道取水，顯著提高了防雷技術(shù)，發(fā)明了移動(dòng)支架、冬季管道防凍技術(shù)、大小泵技術(shù)、多泵控制技術(shù)、多級(jí)多泵控制技術(shù)、串聯(lián)泵技術(shù)等。在云南、四川和貴州等地完成了100多個(gè)項(xiàng)目，多次刷新了國(guó)內(nèi)外光伏水泵單級(jí)揚(yáng)程、總揚(yáng)程及規(guī)模的世界紀(jì)錄。

云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)是一個(gè)集貧困、邊遠(yuǎn)、民族、宗教為一體的山區(qū)鄉(xiāng)。年均降雨724.5～900mm，沒有任何天然水源，僅靠二個(gè)小型水庫(kù)和幾個(gè)小壩塘將雨季的降水蓄積起來(lái)使用，群眾飲用水及生產(chǎn)用水非常缺乏。云南卓業(yè)能源有限公司經(jīng)過(guò) 6 個(gè)月的建設(shè)，于2017年1月23日在姜驛鄉(xiāng)初步試提水成功，結(jié)束了姜驛鄉(xiāng)沒有水的歷史。

光伏水泵的構(gòu)成圖

據(jù)悉，該項(xiàng)目總揚(yáng)程達(dá)到1067m，管道總長(zhǎng)約9700m。光伏組件裝機(jī)達(dá)到1350kW，水泵功率1.125Mw(75*15）晴天日提水1300m3以上，流量達(dá)到240m3/h。目前該工程光伏提水凈揚(yáng)程、裝機(jī)規(guī)模均名列世界第一，在控制模式方面也采用了多級(jí)多泵全新的控制模式，刷新了世界光伏水泵總揚(yáng)程及規(guī)模的記錄，是世界上首個(gè)兆瓦級(jí)的光伏水泵系統(tǒng)，也是金沙江上目前規(guī)模最大的光伏水泵系統(tǒng)。

推廣示范 為貧困旱區(qū)的農(nóng)民帶來(lái)及時(shí)雨

大型光伏水泵系統(tǒng)在云南和四川等多個(gè)地方穩(wěn)定運(yùn)行，獲得了當(dāng)?shù)卣陀脩舻囊恢潞迷u(píng)，尤其是在云南省抗旱中發(fā)揮了積極的作用。建設(shè)完成后的項(xiàng)目通過(guò)提水改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件后，帶動(dòng)農(nóng)民增收1.2億元以上。像尋甸縣河口鎮(zhèn)水冒天村光伏提水系統(tǒng)：18.5kW水泵、24kW光伏組件，管道距離3km，翻過(guò)兩座山，總投資66萬(wàn)元。解決了全村364戶的人畜飲水問題，還解決了4800畝烤煙種植的保苗水問題，使得煙葉的產(chǎn)出時(shí)間提早、品級(jí)提高，年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到1000萬(wàn)元以上。

2014年2月，云南卓業(yè)能源有限公司領(lǐng)軍的太陽(yáng)能光伏提水技術(shù)被云南省科技廳及新華社云南分社評(píng)為“2013年云南省十大科技進(jìn)展”。

2014年6月，云南卓業(yè)能源有限公司的光伏水泵智能控制技術(shù)被聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織評(píng)為“2014年全球可再生能源領(lǐng)域最具投資價(jià)值的領(lǐng)先技術(shù)藍(lán)天獎(jiǎng)”。

談及光伏取水的發(fā)展前景，云南省科技特派員、云南卓業(yè)能源有限公司總經(jīng)理劉祖明表示，目前已經(jīng)安裝了百套光伏水泵系統(tǒng)，累計(jì)解決近十萬(wàn)人的飲水困難問題和上萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉用水問題，促進(jìn)農(nóng)民增收超過(guò)1.2億元，在保障和促進(jìn)民生方面取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著光伏水泵技術(shù)在云南省及全國(guó)的影響進(jìn)一步擴(kuò)大，光伏提水工程的安裝量還會(huì)不斷增加。