本刊記者|王雯慧

致富路上好幫手 借得陽光取雨露
——記光伏提水技術

本刊記者|王雯慧

圖為光伏水泵工程

我國西南邊陲的山區(qū)，因其特殊的地質構造形成了山高坡陡，人和耕地在半山腰、河流在山腳下的情況，貧困山區(qū)人們飲用水和生產用水十分困難。光伏提水技術用太陽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，通過高科技實現(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”的科技示范村。

2017年5月，在全國科技活動周科技扶貧精準脫貧成果展的展廳里，記者第一次了解到光伏提水系統(tǒng)：以太陽能為動力，以光伏發(fā)電驅動水泵，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，它將太陽能轉換成直流電；控制逆變一體機則將直流電變?yōu)榻涣麟?，驅動水泵抽水，同時對水泵進行自動控制。

據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，光伏水泵和傳統(tǒng)的水泵(汽柴油機水泵、電網水泵)一樣，可以應用于各種抽提水的場合。但光伏水泵以太陽能為動力，不像電網水泵受電網限制，不需架設電網，不消耗電網交流電和汽柴油，可以隨水源安裝，全自動運行，不需人隨時看守。天氣越干旱，對水的需求就越大，太陽光照越強，只要有水源，光伏水泵提水越多。

技術攻關 一臺水泵的改變

自古以來，水與人類的生存息息相關，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，對于農業(yè)生產、城市建設、經濟發(fā)展和文明進步有著深遠的影響。

云南省從2009年到2012年經歷了史無前例的四年連續(xù)旱災，旱情十分嚴重。根據(jù)云南省農業(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，云南因旱災造成的農業(yè)直接經濟損失達120億元以上，災情十分嚴重。農民收入也受到嚴重影響，僅秋冬作物減產，已經使全省農民人均減少一百元以上。

同時，云南因其特殊的地質構造形成了山高坡陡，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法到達需要的高度，生產用水無法保障，當?shù)卮迕裰荒芊N植低經濟價值的作物，加重了貧困的負擔。

令人揪心的“有水用不上”問題和多年的連旱，催生驅趕“旱魃”的科學措施。

云南卓業(yè)能源有限公司與云南師大師范大學合作自2010年開始研發(fā)光伏水泵技術，在核心技術上取得了一系列的突破：率先實現(xiàn)的動態(tài)最大功率跟蹤、極大提升了應對陽光激變的能力，率先將大型高壓柱塞泵等多種類型的水泵應用到光伏水泵系統(tǒng)中，率先實現(xiàn)了遠程監(jiān)控、遠程水位，率先實現(xiàn)了光交并行、非連續(xù)滑道取水，顯著提高了防雷技術，發(fā)明了移動支架、冬季管道防凍技術、大小泵技術、多泵控制技術、多級多泵控制技術、串聯(lián)泵技術等。在云南、四川和貴州等地完成了100多個項目，多次刷新了國內外光伏水泵單級揚程、總揚程及規(guī)模的世界紀錄。

云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)是一個集貧困、邊遠、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，僅靠二個小型水庫和幾個小壩塘將雨季的降水蓄積起來使用，群眾飲用水及生產用水非常缺乏。云南卓業(yè)能源有限公司經過 6 個月的建設，于2017年1月23日在姜驛鄉(xiāng)初步試提水成功，結束了姜驛鄉(xiāng)沒有水的歷史。

光伏水泵的構成圖

據(jù)悉，該項目總揚程達到1067m，管道總長約9700m。光伏組件裝機達到1350kW，水泵功率1.125Mw(75*15）晴天日提水1300m3以上，流量達到240m3/h。目前該工程光伏提水凈揚程、裝機規(guī)模均名列世界第一，在控制模式方面也采用了多級多泵全新的控制模式，刷新了世界光伏水泵總揚程及規(guī)模的記錄，是世界上首個兆瓦級的光伏水泵系統(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)的農民帶來及時雨

大型光伏水泵系統(tǒng)在云南和四川等多個地方穩(wěn)定運行，獲得了當?shù)卣陀脩舻囊恢潞迷u，尤其是在云南省抗旱中發(fā)揮了積極的作用。建設完成后的項目通過提水改善農業(yè)生產條件后，帶動農民增收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，翻過兩座山，總投資66萬元。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，使得煙葉的產出時間提早、品級提高，年直接經濟效益達到1000萬元以上。

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

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被聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織評為“2014年全球可再生能源領域最具投資價值的領先技術藍天獎”。

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)能源有限公司總經理劉祖明表示，目前已經安裝了百套光伏水泵系統(tǒng)，累計解決近十萬人的飲水困難問題和上萬畝農田的灌溉用水問題，促進農民增收超過1.2億元，在保障和促進民生方面取得了顯著的社會和經濟效益。隨著光伏水泵技術在云南省及全國的影響進一步擴大，光伏提水工程的安裝量還會不斷增加。