一、光伏水泵概述

光伏水泵系統(tǒng)也叫做光伏揚水系統(tǒng)，由光伏太陽能板、光伏專用變頻器、水泵、儲水裝置等組成。原理是利用半導(dǎo)體吸收太陽日照輻射能量，并將其轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過光伏變頻器逆變?yōu)榻涣麟姡?qū)動水泵揚水。

世界上一些干旱和半干旱地區(qū)，人居分散、交通不便，電力供應(yīng)不足，提水困難，這些問題成為制約這些地區(qū)發(fā)展的主要因素。典型的有我國西北地區(qū)的新疆、青海。新疆太陽能資源十分豐富，全年日照時數(shù)為2550小時~3500小時，日照百分率為60%~80%，年輻射總量達(dá)5430MJ/m2~6670MJ/m2,年輻射照度總量比我國同緯度地區(qū)高10%~15%，比長江中下游地區(qū)高15%~25%；居全國第二位，僅次于青藏高原。新疆全年日照大于6小時的天數(shù)為250~325天，日照氣溫高于10°C的天數(shù)普遍在150天以上。但新疆又是沙漠化最嚴(yán)重的地區(qū)，特別是南疆地區(qū)，仍有部分地區(qū)缺水嚴(yán)重，且這些地區(qū)地處偏遠(yuǎn)，沒有商業(yè)電力引入。因此，新疆利用豐富的太陽能發(fā)電來抽取地下水，以滿足居民生活需要、進(jìn)行防沙綠化就顯得尤為必要。

光伏水泵系統(tǒng)不需要電網(wǎng)支持，有效地解決了這些問題。只要有充足的光照和水源，就能以太陽能為動力進(jìn)行提水，隨時可以安裝使用，縮短了建設(shè)周期。光伏揚水系統(tǒng)獨立運行，無需人工值守，無需投入高成本的蓄電池儲能裝置，解決了無電地區(qū)和干旱地區(qū)提水動力問題。

光伏水泵系統(tǒng)特點：

清潔能源：太陽能作為動力驅(qū)動，對環(huán)境零污染；

經(jīng)濟(jì)實惠：無需鋪設(shè)供電線路，大大地降低系統(tǒng)建設(shè)費用;

安全可靠：全自動運行，無須人工值守，以蓄水替代蓄電，直接驅(qū)動水泵揚水，避免大面積敷設(shè)電纜帶來的安全隱患，可靠性高，大幅降低系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本。

智能調(diào)節(jié)：根據(jù)日照強度的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使輸出功率接近太陽電池陣列的最大功率；當(dāng)日照很充足時，保證水泵的轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速；當(dāng)日照不足時，根據(jù)設(shè)定的條件，自動停止或者切換到市電運行，保證系統(tǒng)持續(xù)經(jīng)濟(jì)運行。

應(yīng)用廣泛：水泵由三相交流電機(jī)驅(qū)動，從深井中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系統(tǒng)。根據(jù)實際系統(tǒng)需求和安裝條件，可采用不同類型的水泵進(jìn)行工作。并可以根據(jù)地區(qū)、客戶不同需求提供經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。

光伏水泵系統(tǒng)示意圖

二、光伏水泵對變頻器要求

1、具有MPPT算法，根據(jù)日照強度的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使輸出功率接近太陽電池陣列的最大功率。由于光伏陣列輸出特性的非線性，其輸出受光照強度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響，在一定的光照強度和環(huán)境溫度下，光伏陣列可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時，光伏電池的輸出功率才能達(dá)到最大值。因此在太陽能光伏水泵系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)效率，必須實時檢測光伏陣列的輸出功率并調(diào)整光伏電池的工作點，使之始終工作在最大功率點附近，滿足在不同太陽光照條件下，使太陽能盡量多的轉(zhuǎn)化為電能，使水泵能高效和穩(wěn)定的工作。因此，最大功率點追蹤（MPPT）是光伏水泵變頻器的核心功能。

2、具有干燒檢測功能，自動保護(hù)水泵。水泵的工作環(huán)境是在水中，水泵電機(jī)是靠水的介質(zhì)進(jìn)行散熱，嚴(yán)禁在斷水下運行，但水泵的水位是根據(jù)供水量的多少和水源的變化有很大的不同，若出現(xiàn)水泵斷水就會燒毀水泵電機(jī)，影響系統(tǒng)的可靠性。

3、能根據(jù)光照強度變化，自動睡眠喚醒。為滿足系統(tǒng)自動工作的要求，系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷和自動投入運行的功能，控制系統(tǒng)在水泵工作前首先進(jìn)行自檢測和預(yù)判斷，符合條件后啟動光伏水泵工作或?qū)φ彰饔眯铍姵爻潆?；若出現(xiàn)多云、雷雨等天氣，系統(tǒng)能根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)停止光伏水泵的工作，當(dāng)光照滿足光伏水泵的工作要求時，系統(tǒng)能自動恢復(fù)運行狀態(tài)。

4、系統(tǒng)具有雷擊保護(hù)等功能，當(dāng)已出現(xiàn)的過電壓、欠電壓、過電流、過負(fù)載、過熱、水箱滿水、水泵缺水等故障解除后，系統(tǒng)通過自診斷后能自動恢復(fù)工作狀態(tài)。

5、可以配合水位開關(guān)及水塔來進(jìn)行儲水，提高用水效率。

三、HD300光伏水泵變頻器

1、接線圖

主回路接線圖

HD300光伏專用變頻器接線圖

2、HD300光伏變頻器技術(shù)規(guī)格

3、HD300光伏水泵專用變頻器特點

（1）內(nèi)置MPPT系統(tǒng)，智能追蹤最大功率點，響應(yīng)快， 穩(wěn)定性高，效率高。

（2）光照不足時，結(jié)合外圍器件能夠?qū)崿F(xiàn)與市電自動切換，保證系統(tǒng)可靠性；

（3）寬電壓適應(yīng)范圍，更好適應(yīng)戶外環(huán)境；

（4）核心元件采用一線品牌核心元器件，如IGBT使用了德國英飛凌（Infineon）、電容用日本愛普科斯 (EPCOS)，產(chǎn)品更加可靠耐用。 

四、七喜HD300系列光伏水泵專用變頻器在國外的應(yīng)用

甲國盛產(chǎn)水稻，畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)，但甲國面臨著嚴(yán)重的灌溉用水短缺問題，諸如降雨分布不均，干旱反復(fù)出現(xiàn)，而且灌溉用電與柴油資源尤為緊缺。但得天獨厚的地理條件賦予了甲國豐富的太陽能資源，隨著光伏組件的成本降低，甲國農(nóng)業(yè)光伏灌溉趨勢明顯，利用太陽能清潔能源的步伐正在進(jìn)一步加快。廣州七喜智能設(shè)備有限公司的HD300系列光伏水泵專用變頻器推出后，很快在甲國得到了應(yīng)用。在大規(guī)模使用前，甲國客戶先對七喜HD300變頻器進(jìn)行了連續(xù)7天的嚴(yán)格測試。在這7天，七喜變頻器經(jīng)受住了嚴(yán)格考驗，一直穩(wěn)定可靠地工作著，獲得客戶的贊賞，繼而大批量地應(yīng)用于甲國。

五、總結(jié)

光伏水泵系統(tǒng)利用太陽的持久能源，日出而作、日入而息，無需人員看管、無需化石能源、獨立運行、也可根據(jù)需求配合電網(wǎng)使用，安全可靠。在無需任何外來能源的情況下可以機(jī)動靈活應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、人畜飲水、庭院發(fā)展、園區(qū)美化、構(gòu)造彩色噴泉、養(yǎng)殖業(yè)增氧、海濱鹽場供排水等，有效解決耕地灌溉問題，提高產(chǎn)量，節(jié)水節(jié)能，大幅降低傳統(tǒng)能源、電力的投入。具有壽命長、功耗低、噪音小、調(diào)速平衡、運行穩(wěn)定、無干擾等優(yōu)點。

    因此光伏水泵系統(tǒng)成為利用清潔能源替代化石能源的最有效方式，成為全球“糧食問題”、“能源問題”綜合解決方案中新能源、新技術(shù)重要產(chǎn)品。