董海明1　　　王刚2
1，青海尚德尼玛太阳能电力有限公司  2，青海光明工程有限公司

　　摘要：青藏高原地处我国西北地区，平均海拔在3000米以上，空气稀薄，透明度较高，年日照时间长达1600一3400小时之间，辐射强度大，年均辐射总量7000兆焦耳/平方米，是世界上太阳能资源最丰富的地区之一；同时青藏高原水资源极为丰富，分布广阔但很不均匀，很多地区由于水资源匮乏存在着严重的缺水问题，但地下水位极为丰富，但由于青藏高原处边远地区，远离沿海经济发达城市，农牧业住户较为分散，离骨干电网距离较远，很难形成居住集中点进行电网供电，在加上交通、经济的不发达，干旱少雨季节对人畜饮水带来一定困难和威胁；许多偏远无电山区和牧区选用煤油或酥油作为生活照明燃料，用机井进行生活用水及农田灌溉；利用常规能源解决日常用电及生活用水，虽然在很大程度上解决了当地居民的日常生活问题，但由于在地处高海拔地区，用常规能源（如机油发电）解决生活照明及动力电源，一方面使用费用比较昂贵（燃料费及维护费），常年使用难以支付其费用；另一方面对当地高原地区的生态环境带来诸多影响；能源问题的长期制约严重制约着广大农牧区的经济和社会的发展，利用太阳能资源来解决交通不便的广大山区生产、生活电源问题无疑是最佳方案。

　　关键词：高原地区 光伏水泵 应用 前景

　　1  太阳能光伏发电的构成及原理
　　１.1  太阳能光伏水泵的构成
　　（1）、太阳能光伏组件：太阳能光伏是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
　　（2）、太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿的功能。
　　（3）、蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
　　（4）、逆变器：光伏组件将太阳能辐射能力转化成电能，其一部分电能在蓄电池中储存起来；另一部分通过逆变阶段将输入的直流逆变成AC220V交流；一般国内逆变直流输入电压等级为48V/220V两种。
　　（5）、潜水泵：潜水泵分为直流泵和交流泵两种，利用大气压力原理将液体从低位处移至高位处。
　　1.２ 太阳能光伏发电的原理
　　太阳能光伏电源的基本原理是利用太阳能光伏组件(简称光电板)将太阳能转换为直流电能，光伏组件的转换效率越高、太阳辐射能量越大，其转换的电能也就越多。太阳能光电系统分为交流与直流两种供电方式，交流供电系统由光电板、蓄电池、控制器、逆变器、配电线路和负载组成，光伏组件输出的直流电储存在蓄电池中，通过逆变器转变为220V、50Hz并具有正弦波型的交流电，供用户使用。直流供电与交流供电的区别就是直流系统无需逆变而直接供电。交直流供电系统基本原理见图1。

　　太阳能光伏水泵就是利用光伏发电作为潜水泵的动力电源进行地下抽水作业，它将太阳能光伏发电和潜水泵两种系统结合在一起；由于光伏水泵的负载特性和工作环境，除在系统中设置必要的转换电路外，还应配备一套自动启停电路，在有太阳光照达到一定的辐射量时控制电路接通主电路，水泵将开始运行工作；为了容易启动和稳定交直流水泵电机的运转，提高系统的整体效率，应在系统中配置最大功率跟踪电路或蓄电池等辅助电路；在实际应用中，系统采用大容量蓄电池组使蓄电池工作电压对系统起电压钳位作用，但这样会让整个系统造价幅度增加，再考虑蓄电池的维护更加提高了系统的运行费用，如采用小容量蓄电池的光伏水泵同样使系统能稳定可靠运行，这样在太阳辐射量达不到额定值时系统起不到最佳工作状态，但这种光伏水泵系统主要用于白天农田灌溉作业，夜间能保证居民的正常生活用水，且此方法简单实用，所以被广泛应用。 　　　　　　　　　　

　　太阳能光伏组件容量要与负载及启动电路进行合理的配比才能达到最佳的经济性和实用性，光伏组件的峰值功率容量可根据实际辐射资源设计为水泵电机额定功率总和的１．５～３倍，这样不仅提高了水泵的可靠性和效率，同时也保证了水泵电机启动时的浪涌电流的需求；采用大容量电解电容代替蓄电池可以解决电机启动的浪涌电流和蓄电池的过冲、过放电问题；泵水所需要的位能可根据实际的扬程、流量来确定：
　Ｅ＝ＰqＱＨ／3.6×106＝０.00273ＱＨ（ＫＷＨ）
其中：P= 1000㎏/M³
　　　g= 9.81m/s²
　　　Q----流量（m³/天）
　　　H----扬程（m）

　　2  光伏水泵的种类
　　光伏水泵从驱动电机区分可分为直流水泵和交流水泵两种，从技术意义上讲，直流电机效率比较高，与光伏组件的直流输出特性较容易配合，因此得到了重视与应用。但由于目前光伏水泵产品和市场还处于起步、开拓阶段，产品规模化相对较低，产品及种类较少，主要以潜水泵和浮水泵为主，其扬程及流量也是很有限的，但价格相对比较昂贵。而目前我国市场上销售的交流水泵的品种比较多，可适合应用于各种不同的场合和领域，交流水泵相对比较普及、价格便宜，购买、维修方便、通用性强。因此从市场及经济角度考虑，交流水泵虽然效率比较低，但在太阳能水泵使用当中占有较大的市场份额。　
　　表１交、直流水泵性能价格比较
　　水泵种类 效率％ 价格（元／瓦） 备　注
　　直流水泵 ５０～８０ １０．００～３０．００ 包括控制器
　　交流水泵 ３０～６０ ４．００～６．００ 包括逆变器等

　　西北大部分地区干旱少雨，一般以提取地下水和集流水窖的水为主．因此小功率潜水泵尤其是高扬程，中、小流量的水泵比较适合。

　　3  太阳能光伏水泵在青藏高原的前景
　　太阳能等新能源为世界2000年经济展望中最具决定性影响的五大技术领域之一，而太阳能光伏发电又是其中最受瞩目的项目之一。光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、安装及维护简便等优点，在高原广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条