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云南師大光伏提水主要成果
云南師大光伏提水主要成果
云南卓業(yè)能源有限公司和云南師大光伏提水主要成果
2024/12/27
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2009年云南、四川等遭受了連續(xù)四年的干旱，云南卓業(yè)能源有限公司和云南師大劉祖明教授團隊2010年開始研發(fā)光伏水泵系統(tǒng)，在光伏水泵產(chǎn)業(yè)化發(fā)面取得了長足的發(fā)展，深入研究了光伏水泵系統(tǒng)的各個組成部分，在多項核心技術(shù)方面取得了突破，特別是系統(tǒng)的可靠性得到了顯著改善，形成相對完整的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)方案，通過超過10年的工程設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備制造和工程施工的經(jīng)驗積累，形成了國際上少有的光伏水泵系統(tǒng)從設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備制造和工程施工全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)能力，可以提供光伏水泵系統(tǒng)定制化設(shè)計、設(shè)備制造和工程施工，技術(shù)水平目前具國際領(lǐng)先，多次刷新國內(nèi)外光伏水泵系統(tǒng)揚程及規(guī)模的記錄。
2011年11月云南省第一個光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率7.5kW）安裝在文山州西疇縣董馬鄉(xiāng)。2012年5月在昆明市五華區(qū)廠口社區(qū)小村首次實現(xiàn)了最大功率跟蹤，光交并行，并刷新了國內(nèi)光伏水泵最大規(guī)模18.5kW的記錄；其中最大功率跟蹤大幅降低了因太陽輻射激烈變化導致水泵突停產(chǎn)生的水錘效應發(fā)生的概率，光交并行優(yōu)先使用光伏發(fā)電，不夠的部分才從電網(wǎng)補充，對電網(wǎng)沒有干擾和影響，顯著提高了水泵系統(tǒng)的可靠性和保障率，光伏提水部分可以不按提水峰值要求設(shè)計也可顯著減少水泵站的規(guī)模，節(jié)約投資。同年9月在云南省大理州行政中心建設(shè)了30*2kW的光伏水泵系統(tǒng)，第一次刷新了世界光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模的記錄。2013年1月在大理州漾濞縣雞街鄉(xiāng)菜白村瀾滄江最大支流黑惠江上建設(shè)了第一個大江提水的光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率5.5+22kW），采用漂浮取水技術(shù)；開創(chuàng)了大江大河光伏提水的先河，為干熱河谷開發(fā)奠定了很好的水利基礎(chǔ)。2013年6月在云南省楚雄州楚雄市東華鎮(zhèn)二程壩完成了一套雙泵7.5*2kW深井泵光伏水泵系統(tǒng)，具有光交并行功能，當年控制逆變系統(tǒng)3次被雷擊損壞，常規(guī)電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器等亦被同時損壞，這是個雷擊高發(fā)區(qū)域，2013年2個人，4頭牛被雷擊身亡。2014年進行了該系統(tǒng)的防雷技術(shù)改造，從此該系統(tǒng)沒有再被雷擊損壞過，云南卓業(yè)能源有限公司的光伏水泵系統(tǒng)的防雷標準均以此系統(tǒng)的標準執(zhí)行。2013年7月在四川省攀枝花市仁和區(qū)迤沙拉村完成了揚程887m，水泵功率117.5(7.5+55*2)kW的光伏水泵系統(tǒng)，再次刷新了世界最大光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模的記錄，同時創(chuàng)造了世界最高揚程記錄（其中二級提水揚程857m，至今保持單級揚程最大的記錄），該項目也是在國際上首次將大的高壓柱塞泵應用于光伏水泵系統(tǒng)，解決了小流量超高揚程的提水技術(shù)難題，發(fā)表的論文榮獲2013年第13屆中國光伏大會優(yōu)秀論文獎。2014年2月“云南省太陽能取水技術(shù)規(guī)?；瘧萌珖傲小睒s獲云南省2013年度十大科技進展榮譽。2014年6月“光伏水泵智能化控制技術(shù)”榮獲聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織藍天獎。同年參與的“太陽能取水關(guān)鍵技術(shù)研究及示范推廣”榮獲云南省科技進步三等獎。2014年12月在云南省保山市隆陽區(qū)瓦窯鎮(zhèn)木瓜村建設(shè)了37*2kW的光伏水泵系統(tǒng)中，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，首次得到了光伏水泵系統(tǒng)實際應用的性能曲線，為提高光伏水泵控制逆變技術(shù)水平提供了第一手的數(shù)據(jù)。2015年4月在麗江市古城區(qū)七河鎮(zhèn)首次完成大小泵光伏水泵系統(tǒng)，大泵是7.5kW，小泵是5.5kW，該系統(tǒng)極大提高了系統(tǒng)的效率，很好解決了單離心泵光伏水泵系統(tǒng)效率低的難題。2015年12月在云南省迪慶州維西縣塔城鄉(xiāng)其宗村勺布統(tǒng)片區(qū)刷新了世界光伏水泵總揚程的記錄1052m(一級620m，二級432m；水泵功率37*2，0.55+22kW）。2016年3月在云南省迪慶州香格里拉開發(fā)區(qū)新仁村在金沙江上建設(shè)了第一個軌道取水的光伏水泵系統(tǒng)，水泵功率37*2kW，之后在大江提水中多次應用了該技術(shù)。2016年5月在云南省普洱市瀾滄縣東回鎮(zhèn)改新村完成一套光伏水泵綜合利用系統(tǒng)，除給5.5kW水泵提供能源外，還提供5kW的生活用能，供照明、電炊等生活用電。2017年1月在云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)建設(shè)了水泵功率1125kW(一級75*3kW,二級75*6kW,三級75*6kW)，光伏組件功率1350kW(一二級900kW,三級450kW)，總揚程1067m(一級150m,二級492m,三級422m)，標準晴天日提水1300m3。創(chuàng)新了光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模及總揚程新的世界記錄，建設(shè)較完善的沉沙過濾系統(tǒng)，發(fā)表的論文榮獲2017年第17屆中國光伏學術(shù)大會優(yōu)秀論文獎。2017年8月在云南迪慶州維西縣永春鄉(xiāng)拖枝村馬廠組完成了大小泵控制系統(tǒng)和智能冬季防管道冰凍裝置，避免冬天地面上鋪設(shè)管道被凍壞；目前已經(jīng)在云南高海拔地區(qū)建設(shè)拾多套類似系統(tǒng)，經(jīng)過多個寒冷冬季檢驗，沒有一個系統(tǒng)的管道被凍壞；該技術(shù)避免了寒冷地區(qū)傳統(tǒng)需要建設(shè)埋地管道的情況，大幅節(jié)約了投資。2018年7月在蒙自市芷村鎮(zhèn)將光伏方陣在水庫尾河灘地上，減少光伏占地，是一種利用閑置土地的模式；2019年4月在昆明市五華區(qū)西翥龍慶白龍?zhí)秾⒐夥疥嚱ㄔO(shè)在水池上面，同樣利用了水面，減少了占地，該系統(tǒng)還首次使用了我們的專利技術(shù)遠程水滿控制，利用壓力檢測在泵房內(nèi)就完成了水滿停泵的技術(shù)，改變了傳統(tǒng)使用信號電纜傳輸或無線電傳輸投資較大，且穩(wěn)定性及可靠性不高的難題。2020年5月在云南省昆明市尋甸縣河口鎮(zhèn)北大營村完成了利用高位水池光伏電源(5.4kW)實現(xiàn)了水的自動過濾、反沖洗及消毒的光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率0.75,15,11kW），解決了205戶1150人飲用水問題。2021年2月在昆明市祿勸縣九龍鎮(zhèn)光伏水泵系統(tǒng)，一級提水輸電距離1.26km，凈揚程441.3m，光伏方陣是221.13kW，水泵是2.2kW潛水泵+30kW柱塞泵4臺并聯(lián)，標準晴天日提水339m3，是世界上第一個做得比較完善的光伏水泵變頻高壓輸電系統(tǒng)，光伏發(fā)電逆變成交流電，該部分具有MPPT功能，升壓到10kV后進行輸電，到泵房后降壓為400V。該系統(tǒng)能更好地利用光伏發(fā)電能力。光伏方陣的位置基本上不受限制了，投資增加了一點，但比起低壓輸電方式，投資大幅降低，且輸電有充分的保障。2021年11月在云南省大理州彌渡縣的一個大型光伏水泵站，海拔高差756m，是目前云南省單級揚程最高的泵站，建設(shè)運行沒有幾年，水泵嚴重損壞，該泵站涉及到7000多人的飲用水，當?shù)卣浅Ｖ保谠袟l件不好的情況下我們幫助當?shù)卣瓿闪吮谜靖脑?，較好地降低了高壓柱塞泵的震動、顯著提升了系統(tǒng)效率、比較完善解決了在線備用泵的使用技術(shù)、光交并行和泵房因事故漏水的自動停機排水問題等，目前泵站運行正常，解決了當?shù)卣叭罕姷膽惫┧畣栴}。
光伏水泵系統(tǒng)具有非常顯著的經(jīng)濟及社會效益，是缺水太陽能資源好的地區(qū)最佳的提水技術(shù)，是農(nóng)村地區(qū)脫貧致富及鄉(xiāng)村振興的重要抓手，也是一帶一路促進民生好的項目之一。
圖1云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)一二級光伏水泵系統(tǒng)——世界首個兆瓦級光伏泵站
圖2云南省維西縣永春鄉(xiāng)拖枝村馬廠組——冬季管道防凍
圖3云南省紅河州蒙自市芷村鎮(zhèn)——光伏方陣在水庫尾河灘地的應用
原來的水泵情況
改造后泵站情況及控制系統(tǒng)
圖4彌渡縣德苴鄉(xiāng)花魚洞光伏提水改造工程
2011年11月云南省第一個光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率7.5kW）安裝在文山州西疇縣董馬鄉(xiāng)。2012年5月在昆明市五華區(qū)廠口社區(qū)小村首次實現(xiàn)了最大功率跟蹤，光交并行，并刷新了國內(nèi)光伏水泵最大規(guī)模18.5kW的記錄；其中最大功率跟蹤大幅降低了因太陽輻射激烈變化導致水泵突停產(chǎn)生的水錘效應發(fā)生的概率，光交并行優(yōu)先使用光伏發(fā)電，不夠的部分才從電網(wǎng)補充，對電網(wǎng)沒有干擾和影響，顯著提高了水泵系統(tǒng)的可靠性和保障率，光伏提水部分可以不按提水峰值要求設(shè)計也可顯著減少水泵站的規(guī)模，節(jié)約投資。同年9月在云南省大理州行政中心建設(shè)了30*2kW的光伏水泵系統(tǒng)，第一次刷新了世界光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模的記錄。2013年1月在大理州漾濞縣雞街鄉(xiāng)菜白村瀾滄江最大支流黑惠江上建設(shè)了第一個大江提水的光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率5.5+22kW），采用漂浮取水技術(shù)；開創(chuàng)了大江大河光伏提水的先河，為干熱河谷開發(fā)奠定了很好的水利基礎(chǔ)。2013年6月在云南省楚雄州楚雄市東華鎮(zhèn)二程壩完成了一套雙泵7.5*2kW深井泵光伏水泵系統(tǒng)，具有光交并行功能，當年控制逆變系統(tǒng)3次被雷擊損壞，常規(guī)電網(wǎng)系統(tǒng)的變壓器等亦被同時損壞，這是個雷擊高發(fā)區(qū)域，2013年2個人，4頭牛被雷擊身亡。2014年進行了該系統(tǒng)的防雷技術(shù)改造，從此該系統(tǒng)沒有再被雷擊損壞過，云南卓業(yè)能源有限公司的光伏水泵系統(tǒng)的防雷標準均以此系統(tǒng)的標準執(zhí)行。2013年7月在四川省攀枝花市仁和區(qū)迤沙拉村完成了揚程887m，水泵功率117.5(7.5+55*2)kW的光伏水泵系統(tǒng)，再次刷新了世界最大光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模的記錄，同時創(chuàng)造了世界最高揚程記錄（其中二級提水揚程857m，至今保持單級揚程最大的記錄），該項目也是在國際上首次將大的高壓柱塞泵應用于光伏水泵系統(tǒng)，解決了小流量超高揚程的提水技術(shù)難題，發(fā)表的論文榮獲2013年第13屆中國光伏大會優(yōu)秀論文獎。2014年2月“云南省太陽能取水技術(shù)規(guī)?；瘧萌珖傲小睒s獲云南省2013年度十大科技進展榮譽。2014年6月“光伏水泵智能化控制技術(shù)”榮獲聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織藍天獎。同年參與的“太陽能取水關(guān)鍵技術(shù)研究及示范推廣”榮獲云南省科技進步三等獎。2014年12月在云南省保山市隆陽區(qū)瓦窯鎮(zhèn)木瓜村建設(shè)了37*2kW的光伏水泵系統(tǒng)中，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，首次得到了光伏水泵系統(tǒng)實際應用的性能曲線，為提高光伏水泵控制逆變技術(shù)水平提供了第一手的數(shù)據(jù)。2015年4月在麗江市古城區(qū)七河鎮(zhèn)首次完成大小泵光伏水泵系統(tǒng)，大泵是7.5kW，小泵是5.5kW，該系統(tǒng)極大提高了系統(tǒng)的效率，很好解決了單離心泵光伏水泵系統(tǒng)效率低的難題。2015年12月在云南省迪慶州維西縣塔城鄉(xiāng)其宗村勺布統(tǒng)片區(qū)刷新了世界光伏水泵總揚程的記錄1052m(一級620m，二級432m；水泵功率37*2，0.55+22kW）。2016年3月在云南省迪慶州香格里拉開發(fā)區(qū)新仁村在金沙江上建設(shè)了第一個軌道取水的光伏水泵系統(tǒng)，水泵功率37*2kW，之后在大江提水中多次應用了該技術(shù)。2016年5月在云南省普洱市瀾滄縣東回鎮(zhèn)改新村完成一套光伏水泵綜合利用系統(tǒng)，除給5.5kW水泵提供能源外，還提供5kW的生活用能，供照明、電炊等生活用電。2017年1月在云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)建設(shè)了水泵功率1125kW(一級75*3kW,二級75*6kW,三級75*6kW)，光伏組件功率1350kW(一二級900kW,三級450kW)，總揚程1067m(一級150m,二級492m,三級422m)，標準晴天日提水1300m3。創(chuàng)新了光伏水泵系統(tǒng)規(guī)模及總揚程新的世界記錄，建設(shè)較完善的沉沙過濾系統(tǒng)，發(fā)表的論文榮獲2017年第17屆中國光伏學術(shù)大會優(yōu)秀論文獎。2017年8月在云南迪慶州維西縣永春鄉(xiāng)拖枝村馬廠組完成了大小泵控制系統(tǒng)和智能冬季防管道冰凍裝置，避免冬天地面上鋪設(shè)管道被凍壞；目前已經(jīng)在云南高海拔地區(qū)建設(shè)拾多套類似系統(tǒng)，經(jīng)過多個寒冷冬季檢驗，沒有一個系統(tǒng)的管道被凍壞；該技術(shù)避免了寒冷地區(qū)傳統(tǒng)需要建設(shè)埋地管道的情況，大幅節(jié)約了投資。2018年7月在蒙自市芷村鎮(zhèn)將光伏方陣在水庫尾河灘地上，減少光伏占地，是一種利用閑置土地的模式；2019年4月在昆明市五華區(qū)西翥龍慶白龍?zhí)秾⒐夥疥嚱ㄔO(shè)在水池上面，同樣利用了水面，減少了占地，該系統(tǒng)還首次使用了我們的專利技術(shù)遠程水滿控制，利用壓力檢測在泵房內(nèi)就完成了水滿停泵的技術(shù)，改變了傳統(tǒng)使用信號電纜傳輸或無線電傳輸投資較大，且穩(wěn)定性及可靠性不高的難題。2020年5月在云南省昆明市尋甸縣河口鎮(zhèn)北大營村完成了利用高位水池光伏電源(5.4kW)實現(xiàn)了水的自動過濾、反沖洗及消毒的光伏水泵系統(tǒng)（水泵功率0.75,15,11kW），解決了205戶1150人飲用水問題。2021年2月在昆明市祿勸縣九龍鎮(zhèn)光伏水泵系統(tǒng)，一級提水輸電距離1.26km，凈揚程441.3m，光伏方陣是221.13kW，水泵是2.2kW潛水泵+30kW柱塞泵4臺并聯(lián)，標準晴天日提水339m3，是世界上第一個做得比較完善的光伏水泵變頻高壓輸電系統(tǒng)，光伏發(fā)電逆變成交流電，該部分具有MPPT功能，升壓到10kV后進行輸電，到泵房后降壓為400V。該系統(tǒng)能更好地利用光伏發(fā)電能力。光伏方陣的位置基本上不受限制了，投資增加了一點，但比起低壓輸電方式，投資大幅降低，且輸電有充分的保障。2021年11月在云南省大理州彌渡縣的一個大型光伏水泵站，海拔高差756m，是目前云南省單級揚程最高的泵站，建設(shè)運行沒有幾年，水泵嚴重損壞，該泵站涉及到7000多人的飲用水，當?shù)卣浅Ｖ保谠袟l件不好的情況下我們幫助當?shù)卣瓿闪吮谜靖脑?，較好地降低了高壓柱塞泵的震動、顯著提升了系統(tǒng)效率、比較完善解決了在線備用泵的使用技術(shù)、光交并行和泵房因事故漏水的自動停機排水問題等，目前泵站運行正常，解決了當?shù)卣叭罕姷膽惫┧畣栴}。
光伏水泵系統(tǒng)具有非常顯著的經(jīng)濟及社會效益，是缺水太陽能資源好的地區(qū)最佳的提水技術(shù)，是農(nóng)村地區(qū)脫貧致富及鄉(xiāng)村振興的重要抓手，也是一帶一路促進民生好的項目之一。
圖1云南省楚雄州元謀縣姜驛鄉(xiāng)一二級光伏水泵系統(tǒng)——世界首個兆瓦級光伏泵站
圖2云南省維西縣永春鄉(xiāng)拖枝村馬廠組——冬季管道防凍
圖3云南省紅河州蒙自市芷村鎮(zhèn)——光伏方陣在水庫尾河灘地的應用
原來的水泵情況
改造后泵站情況及控制系統(tǒng)
圖4彌渡縣德苴鄉(xiāng)花魚洞光伏提水改造工程
