DIY Solar PV water pumping system
【3S Market】台灣一直在推太陽能發電，但是推動過程，如何利用太陽能用電，卻不多見。太陽能光伏揚水系統，如果用作一般用語，或可稱太陽能水塔，或太陽能儲水系統，這不但可帶來多項生活上的便利優惠；而對弱電工程商來說，或將是生意來源！
來源：
台灣人均水資源短缺，旱災頻發，水土流失嚴重，且電網無法全面覆蓋到偏遠山區，嚴重影響到這些地方的人們生活，飲水，農業生產等問題。
近幾年，光伏產業得到了迅速發展，成本逐年下跌，光伏產品開始走進人們的生活，其中，光伏揚水系統就是光伏產品與揚水相結合，創新應用到生活用水，農業灌溉、生態恢復、草原畜牧等需求中，光伏揚水系統作為光伏領域的全新應用，不僅可以避免電網基礎設施建設的大量資金投入，而且解決了農業生產的缺電缺水難題。
典型的光伏揚水系統主要由光伏組件，光伏支架，揚水逆變器，水泵等四大部分組成，以清潔能源太陽能為動力直接驅動水泵進行揚水，以蓄水代替蓄電，無需儲能裝置，極大降低系統的建設成本和維護成本。系統憑借其環保節能，易安裝維護，經濟性好等特點被人們廣泛使用。
光伏揚水系統的設計，首先需要做好前期的客戶需求調查，比如：系統用途，客戶每天的用水量，揚程以及當地的光照等資訊，只有充分理解客戶的具體需求，才能給客戶提供最優的方案，最大限度的滿足客戶的使用需求。
光伏揚水系統的設計主要包含水泵選型，揚水逆變器選型和光伏組件設計等三大部分。
1.水泵選型
1.1 流量確定
水泵的流量又稱為輸水量，主要根據客戶的用水量和當地的光照條件來確定系統的流量，具體可以參考以下公式進行設計：
1.2 揚程確定
揚程是指水泵能夠揚水的高度，是水泵的重要工作性能參數，可以根據客戶項目的實際狀況進行測量。以下是關於揚程的計算方法：
水泵揚程＝靜揚程＋水平輸送距離＋損失揚程
靜揚程就是指水泵的吸入點，和高位控制點之間的高差，如從深水井中抽水，送往高處的水箱。靜揚程就是指清水池吸入口和高處的水箱之間的高差；如圖，靜揚程為H1＋H3；
水平輸送距離如圖H2，一般計算揚程時，水平方向每10m算作1m的揚程；
損失揚程通常為淨揚程的6～9％，如水管彎頭，水頭等，一般為1～2m。
水泵的流量和揚程確定完後，水泵型號就可以基本確定，如果客戶是在深井抽水，還需要考慮水泵的尺寸規格要比深井直徑小。
2.水泵逆變器選型
光伏揚水逆變器，是光伏揚水系統中最重要的設備，作為整個系統的控制和調節器，它始終進行最大功率點跟蹤，並根據日照變化，即時調節輸出頻率，從而控制和調節水泵工作。
揚水逆變器的功率，主要根據水泵電機來確定，為了系統的可靠運行，一般建議選擇不小於水泵電機的功率，同時考慮水泵的輸入電壓和接線方式（單相或三相），最終確定揚水逆變器的型號。
揚水逆變器的功率，主要根據水泵電機來確定，為了系統的可靠運行，一般建議選擇不小於水泵電機的功率，同時考慮水泵的輸入電壓和接線方式（單相或三相），最終確定揚水逆變器的型號。
3.光伏組件設計
在偏遠山區，沒有電網或者柴油發電機作為補充電源，光伏揚水系統的動力，全部由光伏組件所產生的電來提供，為了保證滿足客戶的用水需求，考慮到光伏板傾斜角度、溫度、陰影遮擋、灰塵等因素對系統的影響，以及揚水逆變器的超配能力，一般建議光伏組件的功率，為逆變器額定功率的1.1－1.5倍之間，一般取1.2倍即可。
4. 5.5kW揚水系統典型設計方案
項目背景：
項目使用現場沒有市電和發電機，給一客戶設計一套光伏揚水系統，從深井抽水用於農田灌溉，具體信息如下；
a）井深約60米，揚程約50米，井徑約250mm；
b）需灌溉共80畝旱地，每天用水約70方；
c）灌溉器件本地平均日照約4小時/天
4.1 水泵選擇
根據以上資訊，水泵流量要求為70m3/（4h＊0.85）＝20.6m3/h，揚程為50米，水泵可以選瑞榮的R150－DS－05，電機功率為4kW，適用井徑為150mm，可以滿足要求。以下是水泵的具體參數：
4.2 揚水逆變器選型
根據水泵電機功率為4kW，輸入電壓為三相380Vac，水泵逆變器選擇輸出額定功率為5.5kW。
4.3 光伏組件設計
選定的揚水逆變器，其額定輸出為5500W，考慮當地的光照條件較好，可選1.1倍的組件，即1.1×5500＝6050W。
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