关于太阳能提灌站在泸州的应用与发展研究

作者：张毅

1  太阳能提灌站概述

1.1  太阳能提灌站构成及工作原理

  太阳能光伏提灌站系统主要由太阳能电池板、通用变频器、光伏控制器、电机和水泵系统组成。太阳能电池板由许多太阳能电池串并联构成，把太阳能转换为直流电，再通过通用变频器将直流电转换为交流电，驱动电动机带动水泵从水源提水，系统构成如下图所示。其优点是无噪声、全自动、高可靠、节能环保等。

  太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，其转换效率直接决定了水泵的工作状态，目前广泛采用的DC30V 245W太阳能电池板转换效率达15%以上，10年保证90%的输出，25年保证80%的输出，且降低了对日照强度的要求，从太阳出来一直到下山均可工作，大大提高了太阳能光伏水泵的有效工作时间；通过逆变控制装置可在无蓄电池的条件下实现对太阳能发电最大功率点动态跟踪，自动适应天气阴晴变化，随着光照强弱自动调节流量大小，而不改变扬程，有效避免了突然阴天时系统停机的现象，提高了系统的可靠性。

1.2太阳能提灌站发展历史

  太阳能光伏提灌站并不是一个新兴产物，早在20世纪80年代它的先进性、合理性和发展前景就已得到联合国开发署、世界银行、亚太经济社会等国际组织的肯定。1977年，美国就已经有3处太阳能光伏泵站投入灌溉；20世纪末，国内也开始了太阳能提灌技术的研究和探索，并在新疆、青海等地取得了很好的推广示范效果；2008年，四川省承担了国家“小型太阳能提灌站示范与推广”星火计划项目，开始了四川省太阳能光伏提灌站试点建设工作。2011年，四川省第一台太阳能光伏提灌站在凉山州宁南县抽水成功，2014年，泸州市第一座太阳能光伏提灌站在合江县将军湖建成并投入使用。

2太阳能提灌站在泸州的发展

2.1  太阳能提灌站在泸州的应用情况

  尽管太阳能光伏提灌站已有近40年的发展历史，但对泸州而言，它还属于一个比较新的事物，直到2014年才真正在泸州安家落户。目前全市仅有3座太阳能提灌站建成投入使用，2座在建，4座在开展前期工作，规划到2020年，全市共投入8423万元，建成73座，总装机容量2465kW，受益人口十万左右。

2.1.1  太阳能光伏提灌站在泸州的应用实例

  项目区位于合江县白米镇斗笠村，水源为长江。年日照时数1244. 76h，项目区主要种植真龙柚等经济作物，受益人口约1000人，可控灌溉面积800亩，每亩可比项目建设前增产60kg，共可增产4.8万kg，按当前市场价格可折合人民币28.8万元，人均增收近300元。项目采用由18块太阳能电池板串联为1路，共8路并联组成的太阳能电池组件采集太阳能，通过通用变频器将太阳能转化为交流电为容积式太阳能专用水泵（B型）提供动力，把水加压后通过管道运输到大容量的蓄水池。

2.1.2太阳能光伏提灌站与传统提灌站对比分析

  合江县白米镇斗笠村太阳能提灌站提水扬程89m，装机功率26.4kW，设计流量40m3/s，控灌面积800亩，每天有效工作时间7h。

  太阳能光伏提灌站：项目总投资95.44万元，在保证产品质量和正常使用情况下，太阳能光伏板的使用寿命在25年左右，每年的运行、维护费用极低，经测算，大约0.4万元，在项目使用寿命期内，总费用约为105. 44万元。

  传统电力提灌站：项目初期投资49.6万元，每年运行费用约为4. 06万元，其中人员工资1.2万元，设备维修费0.2万，电费2.26万元(26.4kW×180d×7h×0.8元)。在项目使用寿命期内，总费用约为151.1万元。

两者对比如表1所列。

  从表1可以看出，太阳能光伏提灌站虽然前期投入比传统电力提灌站投入要大，但太阳能光伏提灌站后期运行管护费用极低，据测算，经过10年左右的时间，光伏提灌站费用将低于传统电力提灌站。综合考虑人工费、电费不断上涨，光伏技术日益成熟其成本将会大幅度减低等因素，其经济效益会更加明显。光伏提灌站利用太阳能转化为电能进行提水，实现了零耗能、零排放、零污染，符合今后经济社会发展趋势。

2.2太阳能提灌站在泸州的发展前景

2.2.1  泸州市基本情况

  泸州市位于四川省东南部，处于四川盆地南缘与云贵高原的过渡地带，长江自西向东横贯境内，沱江、永宁河、赤水河、濑溪河、龙溪河等交织成网，全市水资源量如表2所列。境内日照充足，全市各区县多年平均日照时数如表3所列。从表2、表3可看出，泸州具备发展太阳能光伏提灌站的条件。

2.2.2太阳能提灌站在泸州发展的紧迫性及前景

  泸州市是农业大市，2013年全市粮食播种面积达36. 67万公顷，境内河流众多，水资源量充沛，但很多地方均为水低田高，河流中的水无法直接用于灌溉。特别是合江县、叙永县和古蔺县属于山区，能直接利用的水资源不足，严重影响了三县的农业发展，按照农民人均年收入2300元的扶贫标准，合江县、古蔺县和叙永县还有约30万贫困人口，约占三县农村人口的20%。随着国家扶贫力度的加大，古蔺、叙永、合江分别列入国家和省级乌蒙山扶贫开发规划，泸州市各级党委、政府高度重视三县的农业发展，紧紧抓住这难得的机遇，针对贫困地区生态环境和资源优势，经过多年努力，形成了赤水河流域特色农业产业发展，如：古蔺、叙永烤烟基地建设，合江真龙柚基地建设，合江荔枝种植基地建设的农业产业结构，且达到了一定规模。但是由于大部分产业地处偏远山区，水低田高，人畜饮水困难，生产、生活用水紧张，作物所需灌溉用水得不到有效供给，且三县地形复杂，电力基础设施条件恶劣，电力提灌站的建设和使用成本对这些地区来说是很重的负担，建一座太阳能提灌站在寿命期内的费用可比电力提灌站节省4~5万元／人（该费用仅考虑电力基础设施便利的条件，若电力设施不便利，该费用还将进一步拉大）。

  目前大部分地区农业生产靠天吃饭，抗旱能力差，作物增产、农户增收收效欠佳。以古蔺县马蹄乡为例，甜橙是该乡的重要经济作物，种植面积达3.1万亩，2013年泸州旱情较为严重，古蔺年降雨量686. 7mL，1万亩甜橙产量0. 81万t；2014年，雨量较为充沛，古蔺年降雨量800多mL，1万亩甜橙产量1万t.2013年比2014年减产0.19万t，按当前市场价折合人民币1140万元，人均减收500元左右。有水无水两重天，所以提高灌溉保证率迫在眉睫。

  综上所述，太阳能提灌站在泸州市具有广泛的应用前景，能为当地带来很好的经济效益和社会效益。

3  结语

长期以来，干旱少雨和缺水问题一直制约着泸州市农业生产和农村经济的发展。虽然近几年来小农水重点县项目的实施，很大程度上改善了灌溉最后一公里问题，灌溉保证率得到了很大提高，但由于合江、叙永、古蔺地处山区，低水很难高用，加上这三个县经济较为落后，电力基础设施滞后，传统电灌站的建设面临诸多困难。太阳能光伏提灌站的建设，可使泸州市丰富的太阳能资源得到充分利用，改善这些地区靠天吃饭的窘境。随着太阳能电池板转换效率的提高和高效水泵的研制以及省级有关部门对太阳能提灌站建设的大力支持，光伏提灌站在泸州市将会有广阔的应用前景。

4【摘  要】  本文对太阳能提灌站的构成及工作原理进行了介绍，结合泸州的应用实例阐述了太阳能提灌站在经济效益、社会效益等方面的优势，并根据泸州的实际情况论述了其在泸州的发展紧迫性及应用前景。