王世鋒，曹 亮

(水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所，呼和浩特 010020)

風(fēng)能太陽(yáng)能供水技術(shù)，是一種先進(jìn)、適用的新型供水技術(shù)，近年來(lái)在我國(guó)農(nóng)牧區(qū)水利建設(shè)中得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，特別是在地域遼闊、居住分散、電網(wǎng)架設(shè)不便的邊遠(yuǎn)地區(qū)，基本上靠風(fēng)能太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)供水。同時(shí)風(fēng)能太陽(yáng)能供水技術(shù)對(duì)因地制宜興辦小微型水利工程，疏通電網(wǎng)末端水利的“毛細(xì)血管”，提高邊遠(yuǎn)地區(qū)水利化程度起著重要的作用。再者風(fēng)力提水、太陽(yáng)能提水人畜供水工程是我國(guó)水利建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，特別是在占國(guó)土面積一半以上的西北和廣大的牧區(qū)，人畜供水事業(yè)的發(fā)展，直接關(guān)系到該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，也是加快我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的戰(zhàn)略步伐。目前這些地區(qū)仍有2 400萬(wàn)人，15 890萬(wàn)頭牲畜飲水問(wèn)題十分困難。我國(guó)有關(guān)部門(mén)對(duì)此十分重視，并加大了人畜供水的建設(shè)力度。就我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)能源戰(zhàn)略而言，農(nóng)村太陽(yáng)能、風(fēng)能將成為我國(guó)清潔能源的主力軍，將是今后我國(guó)農(nóng)村安全飲水、灌溉、節(jié)能減排、低碳生活首選能源，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 風(fēng)能太陽(yáng)能供水發(fā)展現(xiàn)狀

(1)風(fēng)能供水發(fā)展現(xiàn)狀。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)和研發(fā)主要集中在北美、歐洲和亞洲，而應(yīng)用幾乎遍及全世界。處于小型風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)位置的生產(chǎn)企業(yè)有Southwest Windpower (SWWP)公司(美國(guó))，Proven 公司(英國(guó))，Northern Power 公司(美國(guó))，Energrity 公司(加拿大)和Bergey Windpower公司(美國(guó))。

在美國(guó)和歐洲，大約3/4或者更多的小型風(fēng)力機(jī)組是農(nóng)村使用的，并且這一比例正在不斷上升，單機(jī)功率較大，一般至少在5 kW 以上。而在我國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家，大部分是50～300 W 的獨(dú)立戶(hù)用系統(tǒng)。從2008到2014 年,我國(guó)生產(chǎn)了大約24 萬(wàn)臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中大部分規(guī)格為200～1 000 W。我國(guó)無(wú)疑是一個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)和應(yīng)用大國(guó)[1]。

(2)太陽(yáng)能(供水)發(fā)展現(xiàn)狀。據(jù)著名信息分析公司Dataquest的統(tǒng)計(jì)資料顯示,目前全世界共有136 個(gè)國(guó)家投入普及應(yīng)用太陽(yáng)能電池的熱潮中，其中太陽(yáng)能的應(yīng)用包括大型并網(wǎng)電站和解決邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)家庭的生產(chǎn)生活用電兩個(gè)方面。國(guó)外光伏產(chǎn)品2/5用于提水，太陽(yáng)能提水技術(shù)比較先進(jìn)，如有美國(guó)所的ARCISOLAR公司，德國(guó)的西門(mén)子公司，其產(chǎn)品性能先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、工作可靠。國(guó)外較先進(jìn)的光伏潛水泵生產(chǎn)廠家有美國(guó)的JACUZZA公司和丹麥的GRUADFOS公司，他們推出了適用于13.33、16.67、20.00 cm井徑的泵，使光伏水泵在達(dá)到最高效率的情況下最大限度地利用了徑向尺寸。在生產(chǎn)中應(yīng)用較為先進(jìn)且光伏供水普及率大于40%的國(guó)家有以色列、印度、荷蘭、德國(guó)、意大利等。

我國(guó)家用光伏電源在青海、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、寧夏、西藏以及遼寧、吉林、河北、海南、四川等地廣泛應(yīng)用，尤其在邊遠(yuǎn)地區(qū)，太陽(yáng)能家庭用電與遠(yuǎn)距離架設(shè)電網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)上顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。從1995年開(kāi)始應(yīng)用在邊遠(yuǎn)地區(qū)戶(hù)用獨(dú)立光伏系統(tǒng)約15萬(wàn)套。進(jìn)入21世紀(jì)，“送電到鄉(xiāng)”工程，國(guó)家投資20億元，安裝20 MW光伏系統(tǒng)，解決我國(guó)800個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生產(chǎn)生活用電問(wèn)題，推動(dòng)了我國(guó)離網(wǎng)光伏供電供水市場(chǎng)的快速、大幅度增長(zhǎng)[2]。

光伏提水這項(xiàng)可以和農(nóng)業(yè)水利建設(shè)相結(jié)合的新技術(shù)開(kāi)始蓬勃發(fā)展，諸如農(nóng)業(yè)水利領(lǐng)域的：光伏水利、光伏農(nóng)業(yè)等方向逐漸開(kāi)展起來(lái)。十八大工作報(bào)告明確提出了農(nóng)業(yè)建設(shè)和水利建設(shè)的重要性，因此，光伏提水技術(shù)在2013年瞬間起勢(shì)，成為農(nóng)建水利項(xiàng)目的重要技術(shù)手段。

2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)能太陽(yáng)能供水動(dòng)向

美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)在最新的研究中指出，通過(guò)混合系統(tǒng)使用可改善風(fēng)能或太陽(yáng)能的獨(dú)立運(yùn)行不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，其中關(guān)鍵技術(shù)在從風(fēng)力機(jī)和太陽(yáng)能光伏陣列達(dá)到合理的容量匹配，在風(fēng)能太陽(yáng)能結(jié)合之前把風(fēng)力機(jī)輸出的交流變成直流輸出，同時(shí)把風(fēng)能和太陽(yáng)能裝機(jī)比例優(yōu)化配置使電壓之間的不匹配干擾降到最低，以及額外增加一個(gè)降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的控制器。他們的實(shí)驗(yàn)證明使相對(duì)恒定的電壓(只有3%的波動(dòng))時(shí)候，風(fēng)能和太陽(yáng)能裝機(jī)比例為最佳。這種混合系統(tǒng)在最大需求的用水月比風(fēng)力提水系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)系統(tǒng)的抽水量提高28%以上[3](見(jiàn)圖1)。

圖1 風(fēng)能太陽(yáng)能互補(bǔ)供水控制系統(tǒng)圖

印度農(nóng)村太陽(yáng)能供水和衛(wèi)生方面的應(yīng)用研究：印度受砷影響的農(nóng)村地區(qū)的飲用水供應(yīng)方法。有一個(gè)新穎的實(shí)現(xiàn)是獨(dú)立的電力供應(yīng)，利用太陽(yáng)能水處理系統(tǒng)處理后的水質(zhì)符合人的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)的目的是為整個(gè)村莊供應(yīng)安全可靠的飲用水，整個(gè)太陽(yáng)能水處理系統(tǒng)的成本在20 418美元左右[4]。

在菲律賓以社區(qū)為基礎(chǔ)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可再生的能源系統(tǒng),菲律賓政府支持在邊遠(yuǎn)地區(qū)采用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足社區(qū)的供電、供水系統(tǒng)來(lái)替代昂貴的柴油發(fā)電系統(tǒng)[4]。

阿爾及利亞80%干旱地區(qū)，利用太陽(yáng)能提供很好的解決方案解決農(nóng)田灌溉和飲水問(wèn)題。太陽(yáng)能水泵系統(tǒng)是由異步電動(dòng)機(jī)耦合離心泵載荷。太陽(yáng)能電池通過(guò)逆變器，中間不需要蓄電池的簡(jiǎn)單的光伏發(fā)電系統(tǒng)，更可靠；維修費(fèi)比有電池系統(tǒng)更便宜。

我國(guó)風(fēng)力提水業(yè)的發(fā)展水平也直接反映了我國(guó)新能源利用的水平。目前我國(guó)的常用風(fēng)力提水機(jī)，按其使用技術(shù)指標(biāo)可分為：低揚(yáng)程大流量型，高揚(yáng)程小流量型。低揚(yáng)程大流量型機(jī)組一般是低速風(fēng)輪或中速風(fēng)輪與螺旋泵或鋼管鏈?zhǔn)剿?chē)配套形成的一類(lèi)提水機(jī)組，它可以提取河水、海水等地表水，這類(lèi)機(jī)組一般揚(yáng)程小于3 m。高揚(yáng)程小流量風(fēng)力提水機(jī)組，由低速多葉片風(fēng)力機(jī)與單活塞式水泵相匹配形成的風(fēng)力提水機(jī)組。這類(lèi)風(fēng)力機(jī)提水機(jī)的流量一般小于4 m3/h。低揚(yáng)程大流量的風(fēng)力提水機(jī)，因揚(yáng)程太低，其使用范圍受到了限制，而高揚(yáng)程小流量的機(jī)型因流量太小，僅能滿(mǎn)足人畜飲水，且傳統(tǒng)的機(jī)型一般為機(jī)械傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出流不穩(wěn)定，致使設(shè)備成本高、性能差效率低、故障率高。風(fēng)力發(fā)電提水目前全部采用昂貴復(fù)雜的變流及控制技術(shù)，使發(fā)電提水系統(tǒng)可靠性差，造價(jià)高。

光伏提水技術(shù)裝置,輕巧方便,機(jī)動(dòng)靈活,適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好。不但是邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)供水的重要手段,也是其他地區(qū)和領(lǐng)域的一種理想供水方式。光伏提水系統(tǒng)可用于村莊、牧場(chǎng)、家庭的人畜供水,也可以同節(jié)水灌溉相結(jié)合進(jìn)行農(nóng)田和人工草場(chǎng)的灌溉。

3 我國(guó)風(fēng)能太陽(yáng)能提水存在的問(wèn)題和解決的關(guān)鍵技術(shù)

(1)存在的問(wèn)題。雖然我國(guó)的小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步較早，和國(guó)際上的差距不是很大。但是在某些方面仍存在問(wèn)題，如產(chǎn)品普遍存在功率小、風(fēng)能利用率低、輸出特性差、功率過(guò)載及可控性差、控制不穩(wěn)定，脈動(dòng)大等問(wèn)題，使得機(jī)組和用電設(shè)備容易損壞，嚴(yán)重影響到使用者的利益；同時(shí)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電提水機(jī)葉片、風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和控制器的設(shè)計(jì)水平也有待提高。塔架、地基的制作水平需要改進(jìn)。產(chǎn)品外觀和包裝需要美化和完善。此外，企業(yè)的研發(fā)能力弱，設(shè)備的檢測(cè)和認(rèn)證程序缺乏，產(chǎn)品的質(zhì)量差異很大。

目前國(guó)內(nèi)有生產(chǎn)光伏提水的生產(chǎn)企業(yè)70余家，在我國(guó)運(yùn)行的光伏提水機(jī)組大約有1萬(wàn)臺(tái)(套)，近年來(lái)每年正在以30%～50%左右的速度遞增。光伏提水對(duì)解決人畜供水和農(nóng)牧業(yè)灌溉問(wèn)題起到了較大的作用。由于光伏提水工程還是一項(xiàng)新技術(shù)，因在光伏提水技術(shù)工程建設(shè)過(guò)程中可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)少,工程建設(shè)的隨意性大,使光伏提水系統(tǒng)利用率低、效益差，光伏提水工程建設(shè)中還存在設(shè)計(jì)方法不正確、系統(tǒng)配置不合理、工程建設(shè)不規(guī)范等原因造成光伏提水系統(tǒng)利用率低，系統(tǒng)功能不能全部發(fā)揮等問(wèn)題。太陽(yáng)能光伏提水還處于剛剛起步階段，只有光伏電池、逆變器、常規(guī)水泵通過(guò)簡(jiǎn)單的組合，系統(tǒng)效率小于15%，可靠度小于50%。而真正專(zhuān)門(mén)研發(fā)的專(zhuān)用光伏提水系統(tǒng)尚未開(kāi)展示范和推廣[5]。

(2)風(fēng)力發(fā)電(供水)解決的關(guān)鍵技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電(提水)解決的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)從以下幾個(gè)方面發(fā)展。

①提高零部件效率。葉片：氣動(dòng)外形的研究，繼續(xù)提高葉片的設(shè)計(jì)水平，由單一翼型向復(fù)合異型轉(zhuǎn)變，使葉片受力更加合理，使用壽命更長(zhǎng)，效率從目前的30%提高到40%；在葉片成型前更加注重的風(fēng)洞試驗(yàn)，不斷完善氣動(dòng)性能；傳統(tǒng)風(fēng)力提水機(jī)采用木質(zhì)葉片，容易受潮變型，為減少設(shè)計(jì)載荷，應(yīng)采用新型復(fù)合材料和模具的重新設(shè)計(jì)，最新設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。發(fā)電機(jī)：提高發(fā)電機(jī)效率從目前的70%提高到90%，設(shè)計(jì)上采用大氣隙，大磁化厚度的方法來(lái)既保證啟動(dòng)力矩，又保證發(fā)電效率，在制造工藝上采用整體環(huán)狀永磁鐵，進(jìn)行分級(jí)沖磁，代替一般由多塊混凝土鋼進(jìn)行黏接的方法，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性，并降低制造成本。逆變器：研發(fā)高可靠性、低成本、高速率、小尺寸、低功耗、在極端電壓和溫度范圍內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定逆變器，提高逆變器的效率，效率由目前的90%提高到98%。

②提高整機(jī)的穩(wěn)定性和效率。目前需要對(duì)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究一種裝配風(fēng)壓式全程變槳距調(diào)速機(jī)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)，變槳機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比例、精度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靈活小巧，防腐、適應(yīng)溫度能力強(qiáng)，從而達(dá)到運(yùn)行安全可靠，制造成本低的特點(diǎn)。通過(guò)變槳距機(jī)構(gòu)的作用，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力機(jī)的控制,使風(fēng)力機(jī)能夠適應(yīng)各種風(fēng)速的變化：在初始風(fēng)速易于啟動(dòng)；在設(shè)計(jì)風(fēng)速與初始風(fēng)速之間能夠獲得較高的風(fēng)能利用系數(shù)；當(dāng)大于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，能夠起到限速作用，保證風(fēng)力機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。另外，大風(fēng)時(shí)的調(diào)速功能還能極大地改善風(fēng)力機(jī)的整體受力情況，有利于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整體設(shè)計(jì)。

③提高風(fēng)能供水的系統(tǒng)效率。風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)及負(fù)載(水泵)的匹配技術(shù)?，F(xiàn)有系統(tǒng)一般采用發(fā)電機(jī)輸出直接對(duì)蓄電池進(jìn)行充電,并沒(méi)有對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,使得風(fēng)能利用系數(shù)比較低,為實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率輸出的目的，需要研究負(fù)載調(diào)節(jié)風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)最大功率跟蹤的匹配技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的兩個(gè)主要部件風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間的匹配效果直接影響著風(fēng)能的利用率，也影響著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能、效率和年提水量。因此，風(fēng)電系統(tǒng)的高效率是風(fēng)力發(fā)電(供水)技術(shù)的研究重點(diǎn)。

(3)太陽(yáng)能供水解決的關(guān)鍵技術(shù)。太陽(yáng)能供水解決的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)從以下幾個(gè)方面發(fā)展。①開(kāi)發(fā)光伏泵與光伏網(wǎng)陣的最大功率跟蹤，提高跟蹤精度，使光伏網(wǎng)陣輸出的功率全部轉(zhuǎn)化為有效的提水功率。②提水微電子技術(shù)在原系統(tǒng)上應(yīng)用，提高光伏泵水系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和保持能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，自動(dòng)關(guān)機(jī)，自動(dòng)切入。③太陽(yáng)能供水水泵設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)。變轉(zhuǎn)速、寬高效區(qū)太陽(yáng)能專(zhuān)用水泵的開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)可在變轉(zhuǎn)速下工作的專(zhuān)用水泵(2 200～3 000 r/min)，每天工作6～8 h。系統(tǒng)效率高于30%、可靠性大于95%。研發(fā)寬高效區(qū)的專(zhuān)用多級(jí)離心泵，從目前只有一點(diǎn)與水泵相匹配到變成一個(gè)區(qū)域相匹配；要使太陽(yáng)能水泵性能達(dá)到最佳效率同時(shí)能將水提至預(yù)期高度，設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮泵的尺寸、種類(lèi)、轉(zhuǎn)速。對(duì)于一個(gè)給定的轉(zhuǎn)速，如果輻射減少了，那表明流速的降低，系統(tǒng)的工況點(diǎn)由泵的Q～H特征曲線的交叉點(diǎn)確定，水頭是固定的，泵并不運(yùn)行在最佳工況。因此，在一個(gè)新的轉(zhuǎn)速下，不管太陽(yáng)能輻射值和溫度怎么變化，系統(tǒng)的效率值都會(huì)上升。

4 發(fā)展風(fēng)能太陽(yáng)能供水業(yè)的前景

(1)在我國(guó)許多區(qū)域由于能源短缺和架設(shè)電網(wǎng)難以實(shí)現(xiàn)等原因, 成了限制灌溉面積擴(kuò)大的一個(gè)重要因素。從而嚴(yán)重制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。利用我國(guó)豐富的風(fēng)能太陽(yáng)能資源, 廣泛利用風(fēng)力提水、太陽(yáng)能提水灌溉, 連片開(kāi)發(fā), 形成小農(nóng)戶(hù)大農(nóng)業(yè)的局面, 是我國(guó)中低產(chǎn)田改造的一條重要捷徑。

(2)在中低產(chǎn)田的改良中, 澇、漬鹽堿地占有較大的比重,這些土地的改良措施主要是排水。這些地區(qū)絕大部分為風(fēng)能太陽(yáng)能可利用區(qū), 有相當(dāng)部分處在豐富區(qū)或較豐富區(qū)。如采用風(fēng)能太陽(yáng)能排水, 可減少土石方工程量和電網(wǎng)架設(shè), 降低工程造價(jià)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

(3)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中, 開(kāi)展灌溉人工草場(chǎng)和高產(chǎn)飼草料地是克服草原畜牧業(yè)的脆弱性、抵御自然災(zāi)害的發(fā)生, 促進(jìn)畜牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的根本途徑。世界上一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家, 都把飼草科種植業(yè)作為草原畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的堅(jiān)強(qiáng)后盾, 人工種草面積大都在 9.5%以上, 最高可達(dá) 37.2%, 美國(guó)和俄羅斯均為10%左右, 而我國(guó)僅為 1.3%左右, 我國(guó)牧區(qū)面積大, 人口稀少, 常規(guī)能源供應(yīng)受到各種條件制約, 滿(mǎn)足不了畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。經(jīng)調(diào)查分析表明: 我國(guó)大部牧區(qū)風(fēng)能太陽(yáng)能資源和地下水資源的時(shí)空分布都非常適合于開(kāi)展風(fēng)能太陽(yáng)能提水灌溉。同時(shí)對(duì)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)更具有深遠(yuǎn)意義。

(4)牧區(qū)供水風(fēng)能太陽(yáng)能水處理應(yīng)用。大部分牧區(qū)水質(zhì)較差，人畜供水問(wèn)題未能很好解決，應(yīng)用牧區(qū)豐富的風(fēng)能、太陽(yáng)能，結(jié)合中小型水處理設(shè)備，進(jìn)行水質(zhì)處理，以解決牧戶(hù)的人畜飲水問(wèn)題，提高牧民的生活質(zhì)量。同時(shí)可應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行牧區(qū)牲畜供水自動(dòng)化示范，提高牧區(qū)供水?dāng)?shù)量與供水質(zhì)量。

5 結(jié) 語(yǔ)

保障和改善民生是中國(guó)發(fā)展水利的根本目標(biāo)，風(fēng)能太陽(yáng)能供水在我國(guó)農(nóng)牧水利建設(shè)中已扮演著舉足輕重的角色。通過(guò)本次對(duì)風(fēng)能太陽(yáng)能?chē)?guó)內(nèi)外最新技術(shù)動(dòng)態(tài)的敘述，提出目前我國(guó)風(fēng)能太陽(yáng)能供水技術(shù)存在的問(wèn)題和發(fā)展方向，為今后我國(guó)新能源供水研究提供參考與借鑒。

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[1] 2010年世界和我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、市場(chǎng)和趨勢(shì)與我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖和政策建議研究. 國(guó)家能源局/可再生能源及能源效率伙伴關(guān)系計(jì)劃(REEEP) 項(xiàng)目[Z].

[2] 北京維綠建筑節(jié)能有限公司. 2010年4月國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能利用技術(shù)調(diào)研報(bào)告[Z].

[3] Brian D Vick, Byron A Neal. Analysis of off-grid hybrid wind turbine/solar PV water pumping systems[J]. B.D. Vick, B.A. Neal / Solar Energy, 2012,86:1 197-1 207.

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