劉柯妤，徐 政*，陳銳堅(jiān)

(1. 清華大學(xué)深圳國際研究生院電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室深圳研究室，深圳 518055；2. 深圳天源新能源股份有限公司，深圳 518055)

0 引言

中國西北地區(qū)苦咸水分布廣泛[1-2]，由于無法直接飲用和灌溉，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳詈徒?jīng)濟(jì)發(fā)展，而淡化處理是就地獲取淡水的有效途徑。其中，光伏膜法苦咸水淡化(PV brackish water membrane desalination，PV-BWMD)系統(tǒng)將光伏發(fā)電與膜法淡化技術(shù)相結(jié)合，可清潔、高效和低成本地制取淡水，具有良好的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。

PV-BWMD 系統(tǒng)的相關(guān)研究成果并不多。Alghoul 等[3]設(shè)計(jì)了一套峰值功率為2 kW 的光伏反滲透苦咸水淡化(PV-BWRO)系統(tǒng)，并研究了系統(tǒng)控制方法和運(yùn)行特性。Zeiner 等[4]探討了儲(chǔ)能對(duì)PV-BWRO 系統(tǒng)性能的影響，指出不使用蓄電池而適當(dāng)增加光伏發(fā)電的裝機(jī)容量，經(jīng)濟(jì)性更好。王淑娜等[5]設(shè)計(jì)了一套針對(duì)中國西部地區(qū)的BWRO 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的除鹽率維持在98%以上；王勁松等[6]設(shè)計(jì)了針對(duì)寧夏農(nóng)村地區(qū)的家用BWRO 裝置，但這兩項(xiàng)研究均未與光伏發(fā)電相結(jié)合。黃佳勝[7]通過實(shí)驗(yàn)，比較了反滲透膜和納濾膜的除鹽性能，開發(fā)了一種光伏納濾苦咸水淡化(PV-BWNF)系統(tǒng)，但該系統(tǒng)容量較大，不適合家庭使用。市場(chǎng)上也有幾款家用BWRO產(chǎn)品，選用低成本的渦旋泵，電網(wǎng)供電運(yùn)行，但這些BWRO 產(chǎn)品的噸水能耗高，并不適宜直接改為由光伏供電運(yùn)行。

本文針對(duì)西北地區(qū)農(nóng)村家庭，基于PVBWMD 系統(tǒng)，研發(fā)了一種微型PV-BWNF 系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)研究了采用不同類型淡化過濾膜和增壓泵時(shí)微型PV-BWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行特性、淡化效果和制水能效，對(duì)微型PV-BWNF 系統(tǒng)的光伏陣列裝機(jī)容量進(jìn)行了優(yōu)化配置，制定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)方案，并開發(fā)了智能控制器，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行。

1 微型PV-BWMD 系統(tǒng)介紹

1.1 微型PV-BWMD 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文的PV-BWMD 系統(tǒng)屬于微型系統(tǒng)，但其結(jié)構(gòu)構(gòu)成與大容量PV-BWMD 系統(tǒng)相似，系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。除了光伏陣列、控制器、提水泵、增壓泵、預(yù)處理過濾器和淡化過濾裝置(即反滲透/納濾裝置)等，為了保證飲用安全與口感，在系統(tǒng)末端還配有活性碳過濾器和紫外線滅菌器。

圖1 微型PV-BWMD 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure of micro PV-BWMD system

光伏陣列的輸出功率受入射太陽輻照度和其他環(huán)境條件的影響，因此需要實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)控制[8]?？刂破鞑捎脙杉?jí)式電路結(jié)構(gòu)，實(shí)施MPPT、直流升壓和增壓泵變頻調(diào)速控制，同時(shí)協(xié)調(diào)微型PVBWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行模式?？嘞趟商崴米⑷胂到y(tǒng)，經(jīng)過預(yù)處理過濾器后，再由增壓泵壓入反滲透/納濾裝置，在壓力差的作用下分離出淡水。

1.2 關(guān)鍵設(shè)備選型

根據(jù)水利部每年發(fā)布的《中國水資源公報(bào)》，中國農(nóng)村居民人均生活用水量指標(biāo)逐年提高，2020 年已達(dá)到100 L/天，因此本文針對(duì)農(nóng)村家庭日用水量的需求，將600 L/天作為微型PVBWMD 系統(tǒng)的日產(chǎn)水量設(shè)計(jì)目標(biāo)。

光伏供電時(shí)，微型PV-BWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行工況隨入射太陽輻照度而變化，假定系統(tǒng)的等效額定工況日運(yùn)行時(shí)間為4～5 h，則系統(tǒng)的淡化關(guān)鍵設(shè)備需要按照120～150 L/h 的最大產(chǎn)水能力來選型。

1)淡化膜組件的選型。淡化膜組件是微型PV-BWMD 系統(tǒng)的核心組件，分別選用脫鹽性能好、性價(jià)比高的由北京海德能科技有限公司生產(chǎn)的反滲透膜和由時(shí)代沃頓科技有限公司生產(chǎn)的納濾膜。兩種淡化膜組件的規(guī)格參數(shù)如表1 所示，二者的膜面積及透水量存在差別，但均能滿足關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)水能力的要求。

表1 兩種淡化膜組件的規(guī)格參數(shù)Table 1 Specification parameters of two kinds of desalination membrane module

2)提水泵與增壓泵的選型。根據(jù)120～150 L/h 的設(shè)備產(chǎn)水能力的目標(biāo)，以淡化膜組件的回收率為20%計(jì)算，提水泵和增壓泵額定流量的選型范圍可預(yù)設(shè)為700～800 L/h。

實(shí)際應(yīng)用中，一般需要先將苦咸水提取到水池或容器中進(jìn)行泥沙沉淀，然后再由提水泵注入微型PV-BWMD 系統(tǒng)，所以提水泵只需提供預(yù)處理過濾器等設(shè)備所需的工作壓力，選用小功率單級(jí)離心泵即可。

增壓泵是微型PV-BWMD 系統(tǒng)中最主要的耗能設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和脫鹽成本的影響大?？嘞趟璧膲毫σ话慵s在0.7 MPa，因此需要使用高揚(yáng)程、小流量的水泵。

為此，本文研發(fā)的微型PV-BWMD 系統(tǒng)分別選用了多級(jí)離心泵和永磁螺桿泵，兩種增壓泵的額定規(guī)格參數(shù)如表2 所示，其中，永磁螺桿泵的揚(yáng)程和流量參數(shù)為最高揚(yáng)程和最大流量。另外，多級(jí)離心泵的運(yùn)行效率較高，但比較笨重(長為720 mm、直徑為150 mm、質(zhì)量為27 kg)，而永磁螺桿泵的運(yùn)行效率更高，且非常輕巧(長為375 mm、直徑為75 mm、質(zhì)量為4 kg)。

表2 兩種增壓泵的額定規(guī)格參數(shù)Table 2 Rated specification parameters of two kinds of booster pumps

3)過濾裝置的選型。預(yù)處理過濾器采用過濾精度為50 μm 的折疊濾芯；保安過濾器采用過濾精度為5 μm 的PP 棉濾芯，以確保進(jìn)入淡化膜組件的水質(zhì)。

1.3 基本運(yùn)行特性

通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)選用不同關(guān)鍵設(shè)備時(shí)微型PVBWMD 系統(tǒng)的基本運(yùn)行特性。

實(shí)驗(yàn)原水取自寧夏回族自治區(qū)清水河下游，經(jīng)過泥沙沉淀，其溶解性固體總量(total dissolved solid，TDS)的檢測(cè)結(jié)果為6460 mg/L，屬于高鹽度苦咸水，其中，二價(jià)離子SO42-的質(zhì)量濃度為2558 mg/L，一價(jià)離子Na+和Cl-的質(zhì)量濃度分別為1239 mg/L 和866 mg/L。

測(cè)試時(shí)使用直流電源供電，由逆變器驅(qū)動(dòng)提水泵和增壓泵，提水泵保持全速運(yùn)行，運(yùn)行功率PL穩(wěn)定在180 W 左右；增壓泵為調(diào)速運(yùn)行，用手動(dòng)調(diào)壓閥將增壓泵全速運(yùn)行(同步轉(zhuǎn)速為3000 rpm)時(shí)的工作壓力調(diào)至最佳(多級(jí)離心泵為0.9 MPa，永磁螺桿泵為1.0 MPa)，并保持調(diào)壓閥的開度不變，逐漸調(diào)低增壓泵的轉(zhuǎn)速n，檢測(cè)增壓泵的運(yùn)行功率PH、淡化膜組件的工作壓力PM、產(chǎn)水的流量Q和產(chǎn)水的TDS(即系統(tǒng)的淡化效果)等的變化，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的微型PVBWMD 系統(tǒng)的噸水能耗Et。選用不同關(guān)鍵設(shè)備時(shí)微型PV-BWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。圖中：PS為微型PV-BWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行功率，W。

由圖2 可以看出：

圖2 選用不同關(guān)鍵設(shè)備時(shí)微型PV-BWMD 系統(tǒng)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 2 Experimental results of operating characteristics of micro PV-BWMD system with different key equipment selection

1)增壓泵全速運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行功率約為560 W，隨著增壓泵轉(zhuǎn)速的降低，其運(yùn)行功率減小；采用永磁螺桿泵作為增壓泵時(shí)運(yùn)行功率的變化幅度小于采用多級(jí)離心泵作為增壓泵時(shí)的，且運(yùn)行功率與配套使用的淡化膜組件的類型無關(guān)。

2)隨著增壓泵轉(zhuǎn)速的降低，淡化膜組件的工作壓力基本呈線性下降趨勢(shì)；由于多級(jí)離心泵的比例律特性，導(dǎo)致采用其作為增壓泵時(shí)淡化膜組件工作壓力的下降幅度明顯大于采用永磁螺桿泵作為增壓泵時(shí)的。

3)產(chǎn)水的流量隨著增壓泵轉(zhuǎn)速的升高而增加。若采用反滲透膜作為淡化膜組件，由于高鹽度原水的滲透壓高，多級(jí)離心泵和永磁螺桿泵全速運(yùn)行時(shí)的回收率均低于18%，產(chǎn)水流量分別為64 L/h 和80 L/h，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)目標(biāo)；而采用膜面積相對(duì)較大的納濾膜作為淡化膜組件，多級(jí)離心泵和永磁螺桿泵全速運(yùn)行時(shí)的回收率均高于30%，所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)水流量分別可達(dá)153 L/h 和188 L/h，滿足設(shè)計(jì)要求。

4)淡化膜組件的工作壓力越高，產(chǎn)水的TDS越低。反滲透膜的除鹽率高，采用反滲透膜作為淡化膜組件時(shí)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)產(chǎn)水TDS 為110～400 mg/L；納濾膜的除鹽率略低，“納濾膜+多級(jí)離心泵”系統(tǒng)的實(shí)測(cè)產(chǎn)水TDS 為460～825 mg/L，“納濾膜+永磁螺桿泵”系統(tǒng)的實(shí)測(cè)產(chǎn)水TDS僅為250～450 mg/L，但均可滿足農(nóng)田灌溉用水小于等于2000 mg/L、生活飲用水小于等于1000 mg/L 的國家標(biāo)準(zhǔn)。

5)使用納濾膜作為淡化膜組件時(shí)微型PVBWMD 系統(tǒng)的噸水能耗比使用反滲透膜作為淡化膜組件時(shí)的減小約58%，采用永磁螺桿泵作為增壓泵時(shí)系統(tǒng)的噸水能耗比采用多級(jí)離心泵作為增壓泵時(shí)的減小約15%；“納濾膜+永磁螺桿泵”的優(yōu)勢(shì)明顯，此微型PV-BWMD 系統(tǒng)的噸水能耗低至3.9～5.9 kWh/m3。

2 微型PV-BWNF 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

2.1 光伏陣列裝機(jī)容量的優(yōu)化配置

選擇綜合性能好、能耗低的“納濾膜+永磁螺桿泵”作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，即微型PV-BWNF系統(tǒng)。光伏供電時(shí)，微型PV-BWNF 系統(tǒng)的有效運(yùn)行時(shí)間有限，且增壓泵調(diào)速運(yùn)行，噸水能耗也相應(yīng)變化，計(jì)及提水泵和其他用電裝置的功耗(共200 W)，系統(tǒng)有效制水的最小運(yùn)行功率Pmin為320 W、最大運(yùn)行功率Pmax為760 W。通過對(duì)圖2a 和圖2c 中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可以得到產(chǎn)水流量Q(單位為L/min)與系統(tǒng)功率PS(單位為kW)的關(guān)系如下：

光伏陣列的最大輸出功率PPV,max與入射太陽輻照度基本成正比，若光伏組件朝南，以當(dāng)?shù)鼐暥茸鳛榘惭b傾角朝南傾斜固定安裝，其全天的變化規(guī)律可近似表達(dá)為：

式中：KPV為光伏陣列綜合修正系數(shù)(包括天氣、光伏組件朝向和光伏組件表面積污等方面的影響)；Pmp為光伏陣列標(biāo)稱峰值功率(即光伏陣列裝機(jī)容量)，kW；θ為修正時(shí)角(正午12:00為零)，rad，變化范圍為-π/2～π/2，從日出到日落的時(shí)長隨季節(jié)而變，冬季短、夏季長，全年平均近似取10 h。

由于光伏陣列的實(shí)際輸出功率受微型PVBWNF 系統(tǒng)有效運(yùn)行功率范圍的限制，二者均由PS表示。PS的表達(dá)式為：

功率限制還會(huì)導(dǎo)致一定程度的棄光損失，則日產(chǎn)水量Qd可表示為：

通過改變光伏陣列綜合修正系數(shù)的取值大小來模擬不同天氣條件，陰天時(shí)KPV＜0.3、多云天氣時(shí)KPV在[0.3, 0.6)之間、晴天時(shí)KPV在[0.6, 1.0)之間，由式(1)～式(4)可計(jì)算出不同天氣條件下，微型PV-BWNF 系統(tǒng)在不同光伏陣列裝機(jī)容量配置下的日產(chǎn)水量，計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。圖中：橫虛線表示日產(chǎn)水量設(shè)計(jì)目標(biāo)；3 條實(shí)線KPV=0.3、KPV=0.6、KPV=1.0 分別表示3 類天氣條件下日產(chǎn)水量的分界線。

圖3 不同天氣條件時(shí)，微型PV-BWNF 系統(tǒng)在不同光伏陣列裝機(jī)容量配置下的日產(chǎn)水量Fig. 3 Daily water production of micro PV-BWNF system under different PV array installed capacity configurations when weather conditions are different

中國西北地區(qū)的太陽能資源豐富，根據(jù)中國氣象局的多年歷史天氣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該地區(qū)的年均晴和多云天氣高達(dá)269 天，而影響微型PVBWNF 系統(tǒng)有效運(yùn)行的陰、雨和沙塵天氣僅為96 天。因此，光伏陣列的優(yōu)化配置容量峰值功率約為1 kW(對(duì)應(yīng)圖3 中的縱虛線)，棄光率低，微型PV-BWNF 系統(tǒng)的平均日產(chǎn)水量滿足需求，可通過存儲(chǔ)晴天時(shí)多產(chǎn)出的淡水來保證陰、雨天時(shí)的用水需求。

由于1 kW 的光伏陣列較為輕便，為了適時(shí)追日，微型PV-BWNF 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可調(diào)整光伏陣列的朝向，根據(jù)太陽輻射理論模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，此時(shí)光伏陣列最大輸出功率的全天變化規(guī)律可近似表示為：

根據(jù)式(1)、式(3)～式(5)重新計(jì)算微型PVBWNF 系統(tǒng)的日產(chǎn)水量，所得結(jié)果比圖3 的結(jié)果平均可增加約180 L/天。

2.2 智能控制器

為了保證使用安全，微型PV-BWNF 系統(tǒng)全部采用低電壓設(shè)備，光伏陣列最大功率點(diǎn)電壓為60～70 V，智能控制器采用“Boost+逆變”兩級(jí)式主電路拓?fù)?，開發(fā)的智能控制器樣機(jī)如圖4 所示。

圖4 智能控制器樣機(jī)Fig. 4 Prototype of intelligent controller

微型PV-BWNF 系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)光伏陣列輸出電壓UPV大于設(shè)定的系統(tǒng)啟動(dòng)閾值U1時(shí)，吸合繼電器，提水泵全速運(yùn)行，光伏陣列輸出電壓小幅降低；隨著太陽輻照度增大，當(dāng)光伏陣列輸出電壓再次大于設(shè)定的系統(tǒng)啟動(dòng)閾值時(shí)，Boost 電路對(duì)直流母線電壓實(shí)施穩(wěn)壓控制，逆變電路以光伏陣列輸出電壓為擾動(dòng)變量，調(diào)節(jié)增壓泵轉(zhuǎn)速，實(shí)施MPPT 控制；當(dāng)增壓泵轉(zhuǎn)速低于1100 rpm 時(shí)，微型PV-BWNF 系統(tǒng)不能有效制取淡水，結(jié)束運(yùn)行。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

MPPT 控制是微型PV-BWNF 系統(tǒng)的核心功能，首先采用光伏陣列模擬直流電源，設(shè)定不同參數(shù)時(shí)的I-V曲線，根據(jù)設(shè)定的光伏陣列的最大輸出功率與實(shí)測(cè)的微型PV-BWNF 系統(tǒng)運(yùn)行功率，確認(rèn)微型PV-BWNF 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的MPPT 精度η，其表達(dá)式為：

以50 W 為步長，將光伏陣列模擬直流電源設(shè)定的最大輸出功率從300 W 逐步升至800 W，微型PV-BWNF 系統(tǒng)的MPPT 性能實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 微型PV-BWNF 系統(tǒng)的MPPT 性能實(shí)驗(yàn)的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Partial experimental results of MPPT performance experimental of micro PV-BWNF system

從表3 可以看出：由于微型PV-BWNF 系統(tǒng)的最大運(yùn)行功率為667 W，當(dāng)光伏陣列模擬直流電源設(shè)定的最大輸出功率小于此值時(shí)，MPPT 精度均在99.5%以上；當(dāng)設(shè)定的最大輸出功率超過微型PV-BWNF 系統(tǒng)的最大運(yùn)行功率時(shí)，MPPT精度下降，即光伏發(fā)電效率下降。

為了確認(rèn)微型PV-BWNF系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，于2021 年底在深圳進(jìn)行了全天運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原水仍取自寧夏回族自治區(qū)清水河，微型PV-BWNF系統(tǒng)由峰值功率為1000 W、最大功率點(diǎn)電壓為60 V 的光伏陣列(正面為正南朝向，光伏陣列安裝傾角為20°)供電，在晴天條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)入射太陽輻照度、增壓泵轉(zhuǎn)速、微型PV-BWNF系統(tǒng)運(yùn)行功率和產(chǎn)水流量的情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。圖中：I為入射太陽輻照度，W/m2。

圖5 晴天條件下，微型PV-BWNF 系統(tǒng)全天運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 5 Experimental results of micro PV-BWNF system operating all day under sunny conditions

從圖5 可以看出：

1)從09:00 開始，微型PV-BWNF 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行了7 h，光伏陣列的入射太陽輻照度隨時(shí)間平緩變化，增壓泵轉(zhuǎn)速、系統(tǒng)運(yùn)行功率和產(chǎn)水流量均隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，MPPT 動(dòng)態(tài)控制性能良好。在11:00～13:50 期間，入射太陽輻照度大于860 W/m2，增壓泵保持全速運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行功率和產(chǎn)水流量基本保持不變。

2)微型PV-BWNF 系統(tǒng)的日產(chǎn)水量僅為514 L/天，遠(yuǎn)低于預(yù)期目標(biāo)。由于微型PV-BWNF 系統(tǒng)選用的永磁螺桿泵是國產(chǎn)普通永磁螺桿泵，其橡膠襯套的耐磨性較差，經(jīng)過半年的測(cè)試運(yùn)行，磨損較為嚴(yán)重，螺桿與橡膠襯套之間的密封度下降，而且橡膠細(xì)末會(huì)進(jìn)入納濾膜中，影響納濾膜的透水性能，從而導(dǎo)致微型PV-BWNF 系統(tǒng)的工作壓力和產(chǎn)水流量大幅降低。與圖2 微型PVBWNF 系統(tǒng)全新狀態(tài)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，實(shí)測(cè)增壓泵全速運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)工作壓力從1 MPa 降至0.76 MPa，產(chǎn)水流量從188 L/h 降至90 L/h。而更換新的螺桿和橡膠襯套后，微型PV-BWNF 系統(tǒng)的產(chǎn)水性能又全面恢復(fù)，在晴天和晴間多云條件下重新進(jìn)行全天運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，日產(chǎn)水量分別可達(dá)1100 L/天和800 L/天，表明螺桿泵性能的長期穩(wěn)定性至關(guān)重要。

3)根據(jù)上述優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)微型PV-BWNF 系統(tǒng)配置峰值功率為1 kW 的光伏陣列(約為微型PV-BWNF 系統(tǒng)最大運(yùn)行功率的1.5倍)時(shí)，全年的產(chǎn)水量可達(dá)230 m3。按照設(shè)備初次投資成本為6000 元、設(shè)備折舊為15 年，系統(tǒng)運(yùn)行無需支付電費(fèi)，但要定期更換納濾膜和預(yù)處理濾芯，年均運(yùn)維費(fèi)用約為300 元計(jì)算，可得到微型PV-BWNF 系統(tǒng)的噸水成本約為3 元。

4 結(jié)論

本文針對(duì)西北地區(qū)農(nóng)村家庭，基于PVBWMD 系統(tǒng)，研發(fā)了一種微型PV-BWNF 系統(tǒng)，對(duì)光伏陣列的裝機(jī)容量進(jìn)行了優(yōu)化配置，開發(fā)了智能控制器，實(shí)現(xiàn)了微型PV-BWNF 系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行，并通過實(shí)驗(yàn)研究了該系統(tǒng)的運(yùn)行特性、淡化效果和制水能效。研究結(jié)果表明：

1)本文研發(fā)的微型PV-BWNF 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，可智能化運(yùn)行，能夠有效地解決太陽能資源豐富、淡水資源缺乏的中國西北地區(qū)的家庭生活用水問題。

2)“納濾膜+永磁螺桿泵”組合方案的噸水能耗和系統(tǒng)成本低，產(chǎn)水的TDS(250～450 mg/L)遠(yuǎn)低于生活飲用水國家標(biāo)準(zhǔn)的要求(小于等于1000 mg/L)。但是，普通永磁螺桿泵的橡膠襯套易磨損，導(dǎo)致微型PV-BWNF 系統(tǒng)的性能下降、運(yùn)行維護(hù)成本增加，需要精選優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，或改用能耗略高但性能長期穩(wěn)定的“納濾膜+多級(jí)離心泵”的組合方案。

3)光伏陣列的優(yōu)化配置容量約為微型PVBWNF 系統(tǒng)最大運(yùn)行功率的1.5 倍，以15 年設(shè)備折舊和每年300 元運(yùn)維費(fèi)用計(jì)算，噸水成本約為3 元，說明該微型PV-BWNF 系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和推廣價(jià)值。