有效水資源的缺失已成為當(dāng)今全球面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)之一，在一些干旱地區(qū)和經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，該問(wèn)題尤為凸顯。政府和企業(yè)為了解決此問(wèn)題一直在努力，來(lái)自中國(guó)原創(chuàng)的天源光伏揚(yáng)水系統(tǒng)技術(shù)對(duì)解決全球無(wú)電缺水地區(qū)的農(nóng)林灌溉、人畜飲水、荒漠治理、草原畜牧等糧食增產(chǎn)與生態(tài)恢復(fù)問(wèn)題做出了巨大貢獻(xiàn)，得到了國(guó)內(nèi)外政府和行業(yè)人士的高度認(rèn)可和重視。一提起光伏揚(yáng)水技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士無(wú)不會(huì)想到領(lǐng)航企業(yè)——天源新能源。

 

天源新能源光伏揚(yáng)水系統(tǒng)技術(shù)以及其在全球的推廣和應(yīng)用榮獲2014年聯(lián)合國(guó)全球人居環(huán)境最佳技術(shù)范例獎(jiǎng)。該系統(tǒng)主要是由太陽(yáng)能電池板組件、光伏逆變器和光伏水泵三部分組成。太陽(yáng)能電池組件吸收日照輻射能量，將其轉(zhuǎn)化為電能，為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力電源。光伏揚(yáng)水逆變器對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施控制和調(diào)節(jié)，應(yīng)用太陽(yáng)電池陣列發(fā)出的電力驅(qū)動(dòng)水泵，并根據(jù)日照強(qiáng)度的變化實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)輸出頻率，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，最大限度地利用太陽(yáng)能。水泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從深井或河流中提水應(yīng)用?；谠谔?yáng)能揚(yáng)水系統(tǒng)中蓄電不如蓄水的設(shè)計(jì)思路，沒(méi)有配置蓄電池，從而達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低成本的目的。

 

該系統(tǒng)核心技術(shù)在于光伏逆變器。驅(qū)動(dòng)采用交流電動(dòng)機(jī)的水泵，需要使用具備以下兩個(gè)功能的逆變器：1，逆變功能——將太陽(yáng)電池陣列輸出的直流電變換為交流電；2，最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT)功能——根據(jù)光照強(qiáng)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出頻率、保證系統(tǒng)輸出最大功率。因此，MPPT控制規(guī)律的設(shè)計(jì)非常重要，天源的專利核心技術(shù)MPPT算法是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的算法。

 

MPPT控制規(guī)律需要滿足3個(gè)方面的要求：跟蹤速度、跟蹤精度及系統(tǒng)穩(wěn)定性。在無(wú)需電池作為電壓支撐的獨(dú)立太陽(yáng)能揚(yáng)水系統(tǒng)中，穩(wěn)定性問(wèn)題主要是電壓穩(wěn)定問(wèn)題。由天源和清華大學(xué)研究生院研發(fā)的多重判斷據(jù)法很好地解決了跟蹤速度問(wèn)題；而經(jīng)典常壓法穩(wěn)定性好，在MPP附近的擾動(dòng)小，只要目標(biāo)電壓準(zhǔn)確，就可實(shí)現(xiàn)精度跟蹤。天源光伏揚(yáng)水逆變器采用的混成控制算法結(jié)合了多重判據(jù)法和常壓法的優(yōu)點(diǎn)。

 

圖1是天源的MPPT多重判據(jù)法與普通的PAO法在多云天氣下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在全天出現(xiàn)多次光照強(qiáng)度大幅波動(dòng)的情況下，采用PAO法的系統(tǒng)多次中斷運(yùn)行，而采用MPPT多重判據(jù)法的系統(tǒng)則能快速跟蹤光照強(qiáng)度變化，避免系統(tǒng)停機(jī)重啟，提供運(yùn)行效率。

 

圖1  MPPT多重判據(jù)法與PAO法的日輸出功率曲線

 

下表為采用不同算法的系統(tǒng)在多云天氣條件下一天內(nèi)發(fā)生停機(jī)重啟的實(shí)測(cè)次數(shù)，天源的MPPT多重判據(jù)算法運(yùn)行最穩(wěn)定。

 

不同算法在多云天氣下穩(wěn)定性對(duì)比

 

由深圳市天源新能源有限公司和清華大學(xué)深圳研究生院聯(lián)合申報(bào)的“光伏揚(yáng)水系統(tǒng)”技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)以蓄水代替蓄電的經(jīng)濟(jì)環(huán)保理念，無(wú)需儲(chǔ)能電池，以太陽(yáng)能為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)水泵電機(jī)工作，大大節(jié)省了系統(tǒng)裝置建設(shè)和運(yùn)行的成本。通過(guò)MPPT專利核心技術(shù)，系統(tǒng)提供穩(wěn)定的水資源進(jìn)行澆灌，大大提高了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收益，并改善了生態(tài)環(huán)境。更重要的是，該系統(tǒng)技術(shù)已在全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)廣泛應(yīng)用，特別是對(duì)非洲和亞洲等不發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，為這些地區(qū)的糧食增產(chǎn)、生態(tài)恢復(fù)提供有效水資源保障。

 

天源新能源光伏揚(yáng)水系統(tǒng)技術(shù)符合“全球人居環(huán)境綠色技術(shù)范例獎(jiǎng)”的所有條件，有利于創(chuàng)新和實(shí)施可再生能源技術(shù)，高效利用水資源，解決全球農(nóng)林灌溉、荒漠治理、草原畜牧、農(nóng)村飲水工程和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)等缺水導(dǎo)致的系列問(wèn)題，有利于推動(dòng)光伏水利產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。該技術(shù)環(huán)保節(jié)能，減少溫室氣體排放，有利于推動(dòng)光伏水利產(chǎn)業(yè)和全球經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。2014年全球人居環(huán)境論壇專家評(píng)審會(huì)授予該項(xiàng)技術(shù)“全球人居環(huán)境綠色技術(shù)范例獎(jiǎng)”的尊貴榮譽(yù)，高度贊揚(yáng)了天源在人居環(huán)境與城市可持續(xù)發(fā)展方面為全人類所作出的杰出貢獻(xiàn)。

 

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