云南師范大學(xué)

2009年，云南多地遭遇了連續(xù)干旱，對(duì)群眾生活和生產(chǎn)造成極大影響，云南省科技廳2010年立項(xiàng)實(shí)施“光伏水泵系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及示范”重點(diǎn)新產(chǎn)品項(xiàng)目，利用太陽(yáng)能解決抗旱的問題，從此開始了光伏水泵的研究。2014年獲國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“現(xiàn)有梯級(jí)水電站加裝光伏抽水系統(tǒng)對(duì)光伏發(fā)電平衡能力的研究（項(xiàng)目編號(hào)：51367019）”的支持。

光伏水泵系統(tǒng)是采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電直接供電的提水系統(tǒng)。光伏發(fā)電及常規(guī)水泵提水是比較成熟的技術(shù)，但光伏水泵是一個(gè)新的技術(shù)方向，由于太陽(yáng)輻射實(shí)時(shí)變化，導(dǎo)致光伏發(fā)電功率也變化，如何讓水泵適應(yīng)這種變化，同時(shí)保持較高工作效率是一個(gè)挑戰(zhàn)。光伏水泵涉及光伏發(fā)電、水力學(xué)、自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科，眾多難題等待解決。

2011年11月，省科技廳重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃項(xiàng)目在文山州西疇縣董馬鄉(xiāng)幺鋪?zhàn)哟迳蠅未迕裥〗M安裝了云南省第一個(gè)光伏水泵示范系統(tǒng)，水泵7.5kW，光伏水泵控制逆變器7.5kW，光伏方陣功率10.8kW，揚(yáng)程140m，晴天日提水50m3。該系統(tǒng)的建成結(jié)束了該村民小組87戶家庭不通自來水的歷史，村民們都表示感謝黨和政府的關(guān)心。項(xiàng)目實(shí)施取得了光伏水泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括光伏陣列的最佳設(shè)計(jì)，最佳的方位角、傾角，最佳的水泵功率和光伏組件配置，最佳的控制系統(tǒng)配置等成果。2012年省科技廳又在昆明市五華區(qū)西翥街道辦安裝38個(gè)示范點(diǎn)，自2013年開始省科技廳批量支持了4年全省范圍內(nèi)光伏水泵系統(tǒng)的建設(shè)。省水利廳2013年在嵩明、隆陽(yáng)區(qū)及澄江支持了3個(gè)示范項(xiàng)目。

隨著公司承擔(dān)的光伏水泵系統(tǒng)工程的增加，針對(duì)遇到的各種各樣的問題，深入研究了光伏水泵系統(tǒng)的各個(gè)方面，特別是光伏水泵控制逆變器技術(shù)、取水技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，在核心關(guān)鍵技術(shù)方面取得了一系列的突破：光伏水泵最大功率跟蹤術(shù)、應(yīng)對(duì)陽(yáng)光激變、多種類型水泵應(yīng)用、光交并行、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程水位、多泵控制、多級(jí)多泵控制、大小泵、串聯(lián)泵、冬季管道防凍、特殊防雷、漂浮取水、軌道取水、高壓柱塞泵管道震動(dòng)、不穩(wěn)定電源的遠(yuǎn)距離輸送和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等，目前獲2項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，2項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)。

在光伏水泵系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、晴天日提水量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。實(shí)際或提供技術(shù)方案及關(guān)鍵設(shè)備建設(shè)了130多個(gè)光伏水泵系統(tǒng)，光伏組件累計(jì)裝機(jī)超過5MW，年提水量超過300萬(wàn)m3，解決了數(shù)萬(wàn)人飲用水及數(shù)萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問題，年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)數(shù)億元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，特別是解決了干旱季節(jié)的提水問題，促進(jìn)了農(nóng)村脫貧致富。項(xiàng)目實(shí)施每年都研發(fā)出多項(xiàng)光伏水泵新技術(shù)，是國(guó)際上少有的具備光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備制造、并能提供定制化制造及系統(tǒng)安裝工程的全產(chǎn)業(yè)鏈單位，開創(chuàng)了光伏水泵產(chǎn)業(yè)新局面。

2012年底在大理州漾濞縣組織實(shí)施的利用太陽(yáng)能光伏技術(shù)從大江提水發(fā)展特色經(jīng)果產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，突破了“祖祖輩輩居住江邊山上的少數(shù)民族群眾，看著江水年復(fù)一年流逝而不能用江水灌溉農(nóng)業(yè)的無(wú)奈”，深受相鄰州市縣鄉(xiāng)干部群眾歡迎，項(xiàng)目榮獲大理州第二屆政府創(chuàng)新獎(jiǎng)。

2013年云南省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)資金扶持項(xiàng)目“高效光伏水泵系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化”，獲得省財(cái)政廳100萬(wàn)元支持，是云南省唯一獲支持的光伏水泵產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。論文在2013年9月和2017年9月兩屆中國(guó)光伏大會(huì)上被評(píng)為優(yōu)秀論文，這是自2004年設(shè)立優(yōu)秀論文獎(jiǎng)以來唯一頒發(fā)給光伏水泵領(lǐng)域的獎(jiǎng)。2014年2月18日，光伏水泵規(guī)?；瘧?yīng)用被云南省科技廳及新華社云南分社評(píng)為云南省2013年十大科技進(jìn)展。

2014年6月11日獲得聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織頒發(fā)的“2014年全球可再生能源領(lǐng)域最具投資價(jià)值領(lǐng)先技術(shù)藍(lán)天獎(jiǎng)”（全球僅有10項(xiàng)技術(shù)獲獎(jiǎng)，也是目前唯一給光伏水泵領(lǐng)域的獎(jiǎng)）。

2015年劉祖明參加云南省農(nóng)村科技服務(wù)中心的項(xiàng)目“太陽(yáng)能光伏取水關(guān)鍵技術(shù)及示范推廣”獲得云南省2014年度科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

2016年10月16日，劉祖明教授應(yīng)邀參加2016扶貧日科技扶貧平行論壇，作為全國(guó)6個(gè)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)脫貧實(shí)踐分享典型之一，并在做了“光伏提水精準(zhǔn)解決貧困山村吃水難問題”的報(bào)告，受到國(guó)務(wù)院扶貧辦領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)。

2017、2019年亞行邀請(qǐng)劉祖明教授到孟加拉國(guó)提供光伏水泵技術(shù)咨詢指導(dǎo)，2018年亞行邀請(qǐng)劉祖明教授在第十一屆亞洲太陽(yáng)能論壇上介紹中國(guó)光伏水泵，這是光伏水泵技術(shù)首次在國(guó)際頂級(jí)經(jīng)濟(jì)組織中亮相。2018年8月亞行通過中國(guó)可再生能源工業(yè)協(xié)會(huì)委托我們?cè)诶ッ髋e辦了光伏水泵在可持續(xù)灌溉及清潔供水中的應(yīng)用國(guó)際區(qū)域培訓(xùn)班，有11個(gè)國(guó)家的代表參加，并參觀了示范工程，對(duì)工程實(shí)施給予了高度評(píng)價(jià)。