关于推广应用光伏扬水系统的建议

一、背景 

当前，能源已经成为国际社会共同关注的重大问题，光伏发电由于其可再生和清洁等特点越来越受到重视。欧美、日本等发达国家投入巨额资金进行研究开发，并制订相关的法律法规，积极推进产业化进程，培育和扶持应用市场。近年来,我国太阳能光伏产业的发展也十分迅速，但存在严重的不平衡现象。2007年我国的光伏电池年产量已跃居世界第一，与之相比,光伏市场的发展大大落后，仅占全球市场的0.71%，90%以上的光伏产品出口，造成在国内高耗能和大排放、为国外节能的尴尬局面。
 

正是由于我国光伏系统的应用刚刚起步，市场状况尚不明朗，严重影响了企业开发相关控制器和系统产品的积极性，目前普遍存在产品技术落后、工艺粗糙等问题。另外，由于全球金融危机的影响，光伏电池的海外市场停滞萎缩，中国的光伏电池企业受到严重冲击，所以迫切需要各级政府的大力支持，我们呼吁政府在扩大内需、刺激经济的措施中加强对整个光伏产业的支持。 
 

借鉴欧美、日本等发达国家的做法，建议政府的支持不应该只注重对相关企业的资助和支持，更应该在应用市场的扶持方面下功夫。由于光伏系统的成本高，早期的市场开拓必须依靠政府的政策支持和资金补贴。有了活跃的市场，产品才能在实际应用中不断完善和提高,企业的经营才能有生机，真正形成良性循环。 
 

二、市场定位 

光伏系统与其它普通商品不同，不是普通个人或家庭的消费品，如果仅以节约的电费来考核其投资效益，目前没有任何市场竞争力，所以政府对市场的扶持应该注重以下几个方面： 

    1.应用系统能够结合社会需求，具有综合考核指标。 

    2.支持国内相关企业的产品生产和销售。 

    3.帮助国内企业进行产品的验证与完善，有利于技术积累。 

    4.贴近市民的生活，发挥切实的环保及宣传作用。 

    5.支持农业灌溉、解决农业的水利建设需求。 

    6.解决荒漠治理问题，达到改善和保护生态环境的目的。 

在具体应用方案上，虽然并网发电系统是发展的趋势，但目前在国内的推广使用还面临许多问题，尤其是与电力公司的协调比较困难，能否并网卖电以及电价都不能确定，国产控制器产品也难以介入。我们认为光伏扬水系统是一个很好的备选方案，系统与电网没有直接关系，立项手续简便，示范性强。而且根据实际需求，系统容量可大可小，能够参与的相关企业较多。 
 

1.城市水景。可以配合2011年世界大学生运动会比赛场馆的建设，利用太阳能扬水系统实现水景的水循环和水质保证。作为更大的潜在市场，能够应用于居民小区的水景系统中。深圳商报曾经围绕住宅小区人造水景因维护成本过大而干涸、变成“鸡肋”摆设的问题，进行了相关的报道和热烈的讨论（图1）。如果在小区设计阶段就引入了光伏扬水系统，既能起到很好的宣传作用，又能避免物业管理公司为节约水电费而经常关停景观和喷水系统。 
 

        

2.农业灌溉。目前全国18.5亿亩耕地，有灌溉条件的只有8.3亿多亩，其他55%的耕地完全靠天吃饭，而且大部分灌溉标准不高，灌溉设施老化失修严重，真正旱涝保收的只有2亿多亩。目前国家投入巨资进行农村基础设施和耕地开拓，抓住这个机会，加强抗击旱涝灾害和灌溉的综合能力，解除农民的危难。应用光伏扬水系统，建立一套新能源水利体系，从灾害发生-救灾-灾害再次发生-再救灾的恶性循环解脱出来，防患于未然，才是根本。采用光伏扬水系统建设绿色能源的全自动灌溉系统，既推动农业产业升级，又提升农业生产效率，把农业人口解放出来，把社会福利全面覆盖，内部需求必将长足增长，使经济发展进入良性循环，实现绿色循环经济，我国才能发展为一个社会和谐、环境和谐的国家。       
   

                     

3.荒漠治理。目前，全球荒漠化正以每年50万公顷的速度扩展，6大洲100多个国家和占1/5的世界人口受到荒漠化的威胁。我国是世界上荒漠化较为严重且发展速度较快的国家之一，全国荒漠化总面积为268万平方公里。荒漠化导致可利用土地资源锐减，土地生产能力衰退，沙尘暴等自然灾害频繁发生，加深荒漠化地区贫困，威胁人类生存，严重影响了我国工农业生产发展、社会的稳定和人民生活富裕。 
 

荒漠化防治是一项复杂的系统工程，“种树、种灌、种草”是其中的重要内容，是改造环境、调节气候的重要措施，还是生产木材、发展产业化的重要资源。植被的培育、生长离不开水，我国荒漠化地区降水产流量较低，径流资源少，而地下水较丰富，因此需要采用经济、合理的手段利用地下水资源。在无电的荒漠化地区，架设配电线路，驱动机电井的水泵，初期投资过高；采用柴油发电机，虽然初期投资低，但运行和维护成本高。而充分利用荒漠化地区丰富的太阳能资源的光伏扬水系统就是一个很好的解决方案。 

以沙漠高速公路防沙林为例。 

位于新疆南部的塔克拉玛干沙漠是世界上第二大流动沙漠，人们常常称它为“死亡之海”。为了开发丰富的石油和天然气于1996年建成了举世闻名、贯穿塔克拉玛干沙漠南北走向，全长520公里的世界上最长的流动沙漠公路。为了防止风沙对公路的侵蚀，沙漠公路建成初期全线均采用草方格来保护沙漠公路的正常通行，这种护路工程，费时、费人工，成本高且使用寿命短，因此在沙漠公路沿线建立永久的绿色防护林就成为沙漠公路防沙治沙的最佳方案。 

    要建沙漠防护林带，水的供给就显得特别重要，水从哪里来？扬水的能源从哪里来？塔克拉玛干沙漠地下不仅是一个大油气田，同时它的表层还是一个大水库，达1150亿立方米，相当于两条黄河的年水量，埋深一般在几米到几十米，在沙漠公路沿线的108个探测点，水位埋深2-12米有50个点，13-35米有41个点，大于35米有17个点。另一方面，塔克拉玛干沙漠地上有着丰富的太阳能资源，年日照时数在3200小时，年总日照能量折合为1800度电/平方米，地下有丰富的水资源，地上有巨大的太阳能资源，为开发地下水提供了资源保证。 
 

利用太阳能扬水不失为最佳选择，光伏水泵具有“天大旱它大干”的独特优势，具有与植被生长同步的一致性提水功效，它能高效的把地下水提升到地面来供种植使用。
 

天源新能源有限公司的光伏扬水逆变器应用于沙漠高速公路的光伏扬水系统，该系统于2001年9月建成，位于沙漠公路离北端起点116公里哈德公路路口，至今运行稳定，作物长势良好（图3），具有极大的推广应用价值。 
 

          
 

三、产品状况 

深圳市天源新能源有限公司与清华大学深圳研究生院电力系统国家重点实验室深圳研究室合作开发了PB系列太阳能扬水专用逆变器（图4），产品中综合应用了电力电子技术、计算机技术及自动控制技术，并有多项技术创新。采用专用化设计，控制方法独特，功率、扬程及流量范围大，直接驱动通用的大功率水泵，国内外尚无如此完整的同类系列产品。产品已在实际系统的长期运行中得到了验证（图5、6）。 
 

四、系统应用 

天源新能源的“光伏扬水系统”由太阳能电池阵列、光伏扬水专用逆变器及水泵组成（图7）。系统遵循完全环保的设计理念，省却掉难于降解处理的铅酸电池储能装置，大幅降低了系统的建设和维护成本，采用动态VI最大功率点跟踪控制法，完全自动化运行。光伏扬水系统广泛适用于生活用水、农业灌溉、林业浇灌、沙漠治理、草原牧野、海岛供水、水处理工程等。随着新能源利用的不断提升，在市政工程、城市广场、公园游览、旅游胜地、宾馆饭店、以及住宅社区的景观及水景系统中可望得到更多的应用。 
 

五、推广方式 

根据项目的性质，可采用不同的方式。对于市政工程中的应用项目，可由相关部门统一规划和设计，进行招投标。对于普通民用工程项目，可由企业和用户联合立项，向政府有关部门申请补贴，政府负责项目的审核和验收，保证补贴资金不流失，对于沙漠治理和农业灌溉项目，需要政府、产业、企业等共同完成。