90KW光伏提灌站設計模型/光伏水泵/太陽能提水系統/高壓柱塞泵

一、光伏提灌站配置及工程清單

提灌站總預算表
					單位:萬元
編號	工程或費用名稱	建安 工程費	設備 購置費	其他費	合計	占一至五 部分投資額（%）
	第一部分：機電設備安裝工程	1.59	58.65		60.24
1	動力電器設備及安裝工程	0.02	0.20		0.22
2	泵站	1.57	58.45		60.02
	第二部分：金屬結構設備及安裝工程	13.49	49.59		63.08
1	金屬結構設備及安裝工程	13.49	49.59		63.08
	第三部分：太陽能發電設備及安裝工程	20.93	145.86		166.79
	第四部分：建筑工程	57.95			57.95
1	泵房工程	5.10			5.10
2	300m³水池工程	45.72			45.72
3	管道C20混凝土支敦	0.88			0.88
4	100m³水池工程	6.26			6.26
5	太陽能方陣安裝基礎	0.00			0.00
	第五部分：臨時工程			4.56	4.56
1	交通工程			0.00	0.00
2	房屋建筑工程			0.00	0.00
3	場外供電線路工程			0.00	0.00
4	其它臨時工程			0.00	0.00
	第六部分：其它費用			0.00	0.00
1	項目建設管理費			0.00	0.00
2	工程建設監理費			0.00	0.00
3	科研勘測設計費			0.00	0.00
	一至六部分合計				352.62
	稅費	0.05			17.63
	質保金（尾款）	0.05			17.63
	工程靜態總投資				370.26

 

 

 二、柱塞泵參數

三、系統設計

假設安裝地點：昆明

 

一、項目基本情況

 

序號	內容	描述
1	項目地址	昆明
2	交通情況	交通情況比較好。
3	用水情況	需要日提水為300m3。
4	水源情況	水源為江河水，位置25o19'31.25N 103 o 13'12.02''E，水面的高程1888m，水質較好，水量充足。
5	陣列用地	河邊田地，面積大概為4000平方。
6	已有設施	無
7	揚程/管道/流量	最高程為2627m，揚程為739m，管道距離估計3900m(從衛星圖上測量是3651m)。流量為60m3/h。

 

      本項目意在恢復植被，但最關鍵問題是水的保障，水源是山附近的江河，但存在揚程很高，有749m，提水的成本較高，采用常規電網提水是建得起泵站，但用不起水。最經濟的方案是采用光伏提水。

     昆明太陽能資源在云南省算中上，不是最好，但在最需要用水的季節恰恰是日照最好的季節，既有充足的水源，需要用水時陽光的保障比較好，為項目的實施奠定很好的資源基礎。

 

    該項目的最大技術難點在于超高的揚程，管道的安全性及如何避免出現水錘效應是項目必須很好解決，該項目如果能執行將是世界上目前規模最大的光伏水泵項目（目前世界上規模最大的光伏水泵是2013年7月在四川省攀枝花市仁和區平地鎮迤沙拉村建設的水泵功率117.5kW，光伏方陣功率為164.64kW，揚程887m，送水管道2880m，目前實際標準晴天日提水220m3）。

 

二、項目首先是水量的選擇，按實際需要進行，項目業主經過研究提出了用水量：標準晴天需要300m3，按5小時的日照，需要60m3/h的流量，管道選用DN125是最合理的，也是最經濟的，總揚程為9.5MPa。

 

三、設備選型和系統設計的原則

1、水泵

水泵是系統中最核心的部件，也是今后系統維護中成本最高，壽命最短，常需要維護及更換的部件，因此水泵的選型是光伏水泵系統中最核心的問題，必須認真細致，盡量考慮多方面的因素。

水泵選型的原則：（1）水泵使用壽命長，今后的運行維護費用低，盡量選用知名廠家的成熟產品；（2）效率高，需要的光伏方陣?。唬?）揚程、流量滿足要求。

水泵的種類很多，生產廠家更是競爭激烈，有的很廉價的水泵，只能使用3個月就損壞，更換的費用較高。目前比較適合光伏水泵使用的是最通用廉價的離心泵（含各種自吸泵、管道泵和潛水泵等），具有效率高，價格便宜，未來的運行維護成本最低，只要揚程及流量滿足，這是首選的水泵類型。

但本項目的揚程高達950m，當地群眾不希望在山上建光伏方陣，這樣會影響山整體的景觀，要求一級就能將水提高需要的高度，這么高的揚程只有超高壓柱塞泵才能滿足，同時該泵具有很高的效率，也能使系統的效率大幅提高，使總投資大幅降低。

采用高壓柱塞泵兩臺3DS-4柱塞直徑70的泵，額定壓力9.5MPa，電機功率110kW，額定流量31m3/h。兩臺并聯流量能達到要求。水泵實際消耗功率大約是90kW。實際購買3臺，使用兩臺，備用1臺。如果有問題就可以立即更換。

由于河道在靠近山的河段上有一個閘門，水位目前高于田地，可以從河道直接引水，建設一個取水池，增加過濾裝置，高壓柱塞泵可以直接從取水池中取水。需要建設面積為40m2機房，以方便安裝水泵及控制逆變器等。

2、光伏組件選型

光伏組件是整個系統的動力核心，動力不足水泵也不能充分發揮作用，因此光伏組件的選型及配置是光伏水泵系統高效率的關鍵。根據計算，一般光伏組件容量比水泵電機功率大1.4至1.6倍是比較合理的配置，具體大小需要根據揚程及水泵選型來確定。光伏組件的標稱功率是標準條件下測試的，標準條件是全世界統一：光譜分布AM1.5，輻照度1000W/m2，溫度25℃，因為光伏組件是負溫度系數器件，在陽光照射下，比較大功率實際工作溫度一般為55℃，一般晶體硅光伏組件的輸出功率溫度系數是-0.4%/℃，此在實際工作時有約12%的溫度損耗，加上組件上的灰塵遮擋，組合損耗、線損和控制逆變器效率（約96%）等，25年衰減20%，此外只有正午附近的陽光才能達到輻照度1000W/m2，一天中其他大部時候達不到此輻照度，因考慮40%的組件余量是需要和適宜的?？紤]60%的余量是最大的配置，因為40%已經完全滿足正午陽光強烈的使用需求，配60%此時已經有20%以上的浪費，但能滿足水泵全天以滿負荷功率工作時間較長的特殊要求，但再多配置是一個浪費，從一天光強分布的曲線看，不能充分利用多增加的配置，只是增加投資，加大成本。

本項目選用宇之源太陽能有限公司專門為光伏水泵系統設計制造的ZYSM 240專用組件，單塊組件功率240W，20塊串聯組成一個子陣，共56個子陣，組件總功率為268.8kW，為水泵實際消耗功率的1.4倍，符合設計要求。占地面積初步估計為4000m2，即約為6畝。該組件所有原材料均選用通過國際認證的國內一流廠家提供的原材料，具有很高的可靠性，特別是組件的電壓范圍特別適用于光伏水泵，比目前市場的常用組件能使光伏水泵發揮最高的效率。

3、光伏水泵控制逆變器選型

從以上知識看，光伏組件和水泵是相對成熟技術產品，只是如何利用好，當然也有今后技術進步問題，但目前主要是使用問題。光伏水泵控制逆變器是光伏水泵系統的核心技術，交流電網供電水泵具有穩定的電源，其工作狀況是穩定的，沒有控制問題，只有一些異常保護就可以。光伏水泵不像常規電網供電水泵，太陽電池組件也稱為光伏組件，其所發的電是直流電，需要通過逆變器將直流電逆變成三相交流電供水泵使用；由于太陽能是隨時變化的，有時1秒鐘之內變化超過50%，光伏水泵系統的核心是控制水泵工作功率，必須隨陽光的強弱及時變化，并且要保證光伏水泵系統的高效率。此外光伏發電不僅隨輻照度變化，而且與環境溫度有很大的關系，如何保障光伏水泵系統的高效率是目前光伏水泵控制的核心難題。很多廠家均宣稱具有MPPT（光伏系統最大功率跟蹤）功能，且跟蹤效率達到99%，實際上通過我們的測試，絕大部分廠家均不能實現該功能，而是采用比較簡單的定電壓控制模式，該模式具有控制簡單、價格低，但效率也比較低的特點。

本項目采用自制的YCSPI-110*2kW雙泵光伏水泵控制逆變器，采用天眼控制。

4、管路設計選型

本項目最大的難點是管道設計，從水源到山頂水池管道距離接近3900米，并且壓力超大，必須能滿足9.5MPa的壓力。

從河道提到山頂水池，估計管道距離在2900米左右，與建山頂水池相比要節約近1200米管道，因為距離較長，設計應采用DN125無縫鋼管，并且采用子母扣法蘭連接或焊接。

管道布置示意圖

 

5、水池設計

 

本項目需要有足夠大的水池，按3天的提水量來考慮儲水容積，考慮為1200m3可以分成3-4個水池。其中在半山上就建設一個300m3的水池，以滿足該水池以下土地的灌溉需求。山頂建設一個300m3水池以利于向高于半山水池的土地提供灌溉，在山的另外一邊也應建設一個大水池，以滿足山的這一面的灌溉問題。

 

 

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（1）安裝地點；

（2）揚程和流量；

（3）管道長度及相關要求；

（4）設計圖紙（如有）。