關于推廣應用光伏揚水系統的建議

一、背景 

當前，能源已經成為國際社會共同關注的重大問題，光伏發電由于其可再生和清潔等特點越來越受到重視。歐美、日本等發達國家投入巨額資金進行研究開發，并制訂相關的法律法規，積極推進產業化進程，培育和扶持應用市場。近年來,我國太陽能光伏產業的發展也十分迅速，但存在嚴重的不平衡現象。2007年我國的光伏電池年產量已躍居世界第一，與之相比,光伏市場的發展大大落后，僅占全球市場的0.71%，90%以上的光伏產品出口，造成在國內高耗能和大排放、為國外節能的尷尬局面。
 

正是由于我國光伏系統的應用剛剛起步，市場狀況尚不明朗，嚴重影響了企業開發相關控制器和系統產品的積極性，目前普遍存在產品技術落后、工藝粗糙等問題。另外，由于全球金融危機的影響，光伏電池的海外市場停滯萎縮，中國的光伏電池企業受到嚴重沖擊，所以迫切需要各級政府的大力支持，我們呼吁政府在擴大內需、刺激經濟的措施中加強對整個光伏產業的支持。 
 

借鑒歐美、日本等發達國家的做法，建議政府的支持不應該只注重對相關企業的資助和支持，更應該在應用市場的扶持方面下功夫。由于光伏系統的成本高，早期的市場開拓必須依靠政府的政策支持和資金補貼。有了活躍的市場，產品才能在實際應用中不斷完善和提高,企業的經營才能有生機，真正形成良性循環。 
 

二、市場定位 

光伏系統與其它普通商品不同，不是普通個人或家庭的消費品，如果僅以節約的電費來考核其投資效益，目前沒有任何市場競爭力，所以政府對市場的扶持應該注重以下幾個方面： 

    1.應用系統能夠結合社會需求，具有綜合考核指標。 

    2.支持國內相關企業的產品生產和銷售。 

    3.幫助國內企業進行產品的驗證與完善，有利于技術積累。 

    4.貼近市民的生活，發揮切實的環保及宣傳作用。 

    5.支持農業灌溉、解決農業的水利建設需求。 

    6.解決荒漠治理問題，達到改善和保護生態環境的目的。 

在具體應用方案上，雖然并網發電系統是發展的趨勢，但目前在國內的推廣使用還面臨許多問題，尤其是與電力公司的協調比較困難，能否并網賣電以及電價都不能確定，國產控制器產品也難以介入。我們認為光伏揚水系統是一個很好的備選方案，系統與電網沒有直接關系，立項手續簡便，示范性強。而且根據實際需求，系統容量可大可小，能夠參與的相關企業較多。 
 

1.城市水景?？梢耘浜?011年世界大學生運動會比賽場館的建設，利用太陽能揚水系統實現水景的水循環和水質保證。作為更大的潛在市場，能夠應用于居民小區的水景系統中。深圳商報曾經圍繞住宅小區人造水景因維護成本過大而干涸、變成“雞肋”擺設的問題，進行了相關的報道和熱烈的討論（圖1）。如果在小區設計階段就引入了光伏揚水系統，既能起到很好的宣傳作用，又能避免物業管理公司為節約水電費而經常關停景觀和噴水系統。 
 

        

2.農業灌溉。目前全國18.5億畝耕地，有灌溉條件的只有8.3億多畝，其他55%的耕地完全靠天吃飯，而且大部分灌溉標準不高，灌溉設施老化失修嚴重，真正旱澇保收的只有2億多畝。目前國家投入巨資進行農村基礎設施和耕地開拓，抓住這個機會，加強抗擊旱澇災害和灌溉的綜合能力，解除農民的危難。應用光伏揚水系統，建立一套新能源水利體系，從災害發生-救災-災害再次發生-再救災的惡性循環解脫出來，防患于未然，才是根本。采用光伏揚水系統建設綠色能源的全自動灌溉系統，既推動農業產業升級，又提升農業生產效率，把農業人口解放出來，把社會福利全面覆蓋，內部需求必將長足增長，使經濟發展進入良性循環，實現綠色循環經濟，我國才能發展為一個社會和諧、環境和諧的國家。       
   

                     

3.荒漠治理。目前，全球荒漠化正以每年50萬公頃的速度擴展，6大洲100多個國家和占1/5的世界人口受到荒漠化的威脅。我國是世界上荒漠化較為嚴重且發展速度較快的國家之一，全國荒漠化總面積為268萬平方公里?；哪瘜е驴衫猛恋刭Y源銳減，土地生產能力衰退，沙塵暴等自然災害頻繁發生，加深荒漠化地區貧困，威脅人類生存，嚴重影響了我國工農業生產發展、社會的穩定和人民生活富裕。 
 

荒漠化防治是一項復雜的系統工程，“種樹、種灌、種草”是其中的重要內容，是改造環境、調節氣候的重要措施，還是生產木材、發展產業化的重要資源。植被的培育、生長離不開水，我國荒漠化地區降水產流量較低，徑流資源少，而地下水較豐富，因此需要采用經濟、合理的手段利用地下水資源。在無電的荒漠化地區，架設配電線路，驅動機電井的水泵，初期投資過高；采用柴油發電機，雖然初期投資低，但運行和維護成本高。而充分利用荒漠化地區豐富的太陽能資源的光伏揚水系統就是一個很好的解決方案。 

以沙漠高速公路防沙林為例。 

位于新疆南部的塔克拉瑪干沙漠是世界上第二大流動沙漠，人們常常稱它為“死亡之海”。為了開發豐富的石油和天然氣于1996年建成了舉世聞名、貫穿塔克拉瑪干沙漠南北走向，全長520公里的世界上最長的流動沙漠公路。為了防止風沙對公路的侵蝕，沙漠公路建成初期全線均采用草方格來保護沙漠公路的正常通行，這種護路工程，費時、費人工，成本高且使用壽命短，因此在沙漠公路沿線建立永久的綠色防護林就成為沙漠公路防沙治沙的最佳方案。 

    要建沙漠防護林帶，水的供給就顯得特別重要，水從哪里來？揚水的能源從哪里來？塔克拉瑪干沙漠地下不僅是一個大油氣田，同時它的表層還是一個大水庫，達1150億立方米，相當于兩條黃河的年水量，埋深一般在幾米到幾十米，在沙漠公路沿線的108個探測點，水位埋深2-12米有50個點，13-35米有41個點，大于35米有17個點。另一方面，塔克拉瑪干沙漠地上有著豐富的太陽能資源，年日照時數在3200小時，年總日照能量折合為1800度電/平方米，地下有豐富的水資源，地上有巨大的太陽能資源，為開發地下水提供了資源保證。 
 

利用太陽能揚水不失為最佳選擇，光伏水泵具有“天大旱它大干”的獨特優勢，具有與植被生長同步的一致性提水功效，它能高效的把地下水提升到地面來供種植使用。
 

天源新能源有限公司的光伏揚水逆變器應用于沙漠高速公路的光伏揚水系統，該系統于2001年9月建成，位于沙漠公路離北端起點116公里哈德公路路口，至今運行穩定，作物長勢良好（圖3），具有極大的推廣應用價值。 
 

          
 

三、產品狀況 

深圳市天源新能源有限公司與清華大學深圳研究生院電力系統國家重點實驗室深圳研究室合作開發了PB系列太陽能揚水專用逆變器（圖4），產品中綜合應用了電力電子技術、計算機技術及自動控制技術，并有多項技術創新。采用專用化設計，控制方法獨特，功率、揚程及流量范圍大，直接驅動通用的大功率水泵，國內外尚無如此完整的同類系列產品。產品已在實際系統的長期運行中得到了驗證（圖5、6）。 
 

四、系統應用 

天源新能源的“光伏揚水系統”由太陽能電池陣列、光伏揚水專用逆變器及水泵組成（圖7）。系統遵循完全環保的設計理念，省卻掉難于降解處理的鉛酸電池儲能裝置，大幅降低了系統的建設和維護成本，采用動態VI最大功率點跟蹤控制法，完全自動化運行。光伏揚水系統廣泛適用于生活用水、農業灌溉、林業澆灌、沙漠治理、草原牧野、海島供水、水處理工程等。隨著新能源利用的不斷提升，在市政工程、城市廣場、公園游覽、旅游勝地、賓館飯店、以及住宅社區的景觀及水景系統中可望得到更多的應用。 
 

五、推廣方式 

根據項目的性質，可采用不同的方式。對于市政工程中的應用項目，可由相關部門統一規劃和設計，進行招投標。對于普通民用工程項目，可由企業和用戶聯合立項，向政府有關部門申請補貼，政府負責項目的審核和驗收，保證補貼資金不流失，對于沙漠治理和農業灌溉項目，需要政府、產業、企業等共同完成。