云南卓业能源有限公司和云南师大光伏提水主要成果

2009年云南、四川等遭受了连续四年的干旱，云南卓业能源有限公司和云南师大刘祖明教授团队2010年开始研发光伏水泵系统，在光伏水泵产业化发面取得了长足的发展，深入研究了光伏水泵系统的各个组成部分，在多项核心技术方面取得了突破，特别是系统的可靠性得到了显著改善，形成相对完整的系统设计技术方案，通过超过10年的工程设计、关键设备制造和工程施工的经验积累，形成了国际上少有的光伏水泵系统从设计、关键设备制造和工程施工全产业链生产能力，可以提供光伏水泵系统定制化设计、设备制造和工程施工，技术水平目前具国际领先，多次刷新国内外光伏水泵系统扬程及规模的记录。

2011年11月云南省第一个光伏水泵系统（水泵功率7.5kW）安装在文山州西畴县董马乡。2012年5月在昆明市五华区厂口社区小村首次实现了最大功率跟踪，光交并行，并刷新了国内光伏水泵最大规模18.5kW的记录；其中最大功率跟踪大幅降低了因太阳辐射激烈变化导致水泵突停产生的水锤效应发生的概率，光交并行优先使用光伏发电，不够的部分才从电网补充，对电网没有干扰和影响，显著提高了水泵系统的可靠性和保障率，光伏提水部分可以不按提水峰值要求设计也可显著减少水泵站的规模，节约投资。同年9月在云南省大理州行政中心建设了30*2kW的光伏水泵系统，第一次刷新了世界光伏水泵系统规模的记录。2013年1月在大理州漾濞县鸡街乡菜白村澜沧江最大支流黑惠江上建设了第一个大江提水的光伏水泵系统（水泵功率5.5+22kW），采用漂浮取水技术；开创了大江大河光伏提水的先河，为干热河谷开发奠定了很好的水利基础。2013年6月在云南省楚雄州楚雄市东华镇二程坝完成了一套双泵7.5*2kW深井泵光伏水泵系统，具有光交并行功能，当年控制逆变系统3次被雷击损坏，常规电网系统的变压器等亦被同时损坏，这是个雷击高发区域，2013年2个人，4头牛被雷击身亡。2014年进行了该系统的防雷技术改造，从此该系统没有再被雷击损坏过，云南卓业能源有限公司的光伏水泵系统的防雷标准均以此系统的标准执行。2013年7月在四川省攀枝花市仁和区迤沙拉村完成了扬程887m，水泵功率117.5(7.5+55*2)kW的光伏水泵系统，再次刷新了世界最大光伏水泵系统规模的记录，同时创造了世界最高扬程记录（其中二级提水扬程857m，至今保持单级扬程最大的记录），该项目也是在国际上首次将大的高压柱塞泵应用于光伏水泵系统，解决了小流量超高扬程的提水技术难题，发表的论文荣获2013年第13届中国光伏大会优秀论文奖。2014年2月“云南省太阳能取水技术规模化应用全国领先”荣获云南省2013年度十大科技进展荣誉。2014年6月“光伏水泵智能化控制技术”荣获联合国工业发展组织蓝天奖。同年参与的“太阳能取水关键技术研究及示范推广”荣获云南省科技进步三等奖。2014年12月在云南省保山市隆阳区瓦窑镇木瓜村建设了37*2kW的光伏水泵系统中，实现了远程监控，首次得到了光伏水泵系统实际应用的性能曲线，为提高光伏水泵控制逆变技术水平提供了第一手的数据。2015年4月在丽江市古城区七河镇首次完成大小泵光伏水泵系统，大泵是7.5kW，小泵是5.5kW，该系统极大提高了系统的效率，很好解决了单离心泵光伏水泵系统效率低的难题。2015年12月在云南省迪庆州维西县塔城乡其宗村勺布统片区刷新了世界光伏水泵总扬程的记录1052m(一级620m，二级432m；水泵功率37*2，0.55+22kW）。2016年3月在云南省迪庆州香格里拉开发区新仁村在金沙江上建设了第一个轨道取水的光伏水泵系统，水泵功率37*2kW，之后在大江提水中多次应用了该技术。2016年5月在云南省普洱市澜沧县东回镇改新村完成一套光伏水泵综合利用系统，除给5.5kW水泵提供能源外，还提供5kW的生活用能，供照明、电炊等生活用电。2017年1月在云南省楚雄州元谋县姜驿乡建设了水泵功率1125kW(一级75*3kW, 二级75*6kW, 三级75*6kW)，光伏组件功率1350kW(一二级900kW, 三级450kW)，总扬程1067m(一级150m,二级492m,三级422m)，标准晴天日提水1300m3。创新了光伏水泵系统规模及总扬程新的世界记录，建设较完善的沉沙过滤系统，发表的论文荣获2017年第17届中国光伏学术大会优秀论文奖。2017年8月在云南迪庆州维西县永春乡拖枝村马厂组完成了大小泵控制系统和智能冬季防管道冰冻装置，避免冬天地面上铺设管道被冻坏；目前已经在云南高海拔地区建设拾多套类似系统，经过多个寒冷冬季检验，没有一个系统的管道被冻坏；该技术避免了寒冷地区传统需要建设埋地管道的情况，大幅节约了投资。2018年7月在蒙自市芷村镇将光伏方阵在水库尾河滩地上，减少光伏占地，是一种利用闲置土地的模式；2019年4月在昆明市五华区西翥龙庆白龙潭将光伏方阵建设在水池上面，同样利用了水面，减少了占地，该系统还首次使用了我们的专利技术远程水满控制，利用压力检测在泵房内就完成了水满停泵的技术，改变了传统使用信号电缆传输或无线电传输投资较大，且稳定性及可靠性不高的难题。2020年5月在云南省昆明市寻甸县河口镇北大营村完成了利用高位水池光伏电源(5.4kW)实现了水的自动过滤、反冲洗及消毒的光伏水泵系统（水泵功率0.75,15,11kW），解决了205户1150人饮用水问题。2021年2月在昆明市禄劝县九龙镇光伏水泵系统，一级提水输电距离1.26km，净扬程441.3m，光伏方阵是221.13kW，水泵是2.2kW潜水泵+30kW柱塞泵4台并联，标准晴天日提水339m3，是世界上第一个做得比较完善的光伏水泵变频高压输电系统，光伏发电逆变成交流电，该部分具有MPPT功能，升压到10kV后进行输电，到泵房后降压为400V。该系统能更好地利用光伏发电能力。光伏方阵的位置基本上不受限制了，投资增加了一点，但比起低压输电方式，投资大幅降低，且输电有充分的保障。2021年11月在云南省大理州弥渡县的一个大型光伏水泵站，海拔高差756m，是目前云南省单级扬程最高的泵站，建设运行没有几年，水泵严重损坏，该泵站涉及到7000多人的饮用水，当地政府非常着急，在原有条件不好的情况下我们帮助当地政府完成了泵站改造，较好地降低了高压柱塞泵的震动、显著提升了系统效率、比较完善解决了在线备用泵的使用技术、光交并行和泵房因事故漏水的自动停机排水问题等，目前泵站运行正常，解决了当地政府及群众的应急供水问题。

光伏水泵系统具有非常显著的经济及社会效益，是缺水太阳能资源好的地区最佳的提水技术，是农村地区脱贫致富及乡村振兴的重要抓手，也是一带一路促进民生最好的项目之一。

图1 云南省楚雄州元谋县姜驿乡一二级光伏水泵系统——世界首个兆瓦级光伏泵站

图2 云南省维西县永春乡拖枝村马厂组——冬季管道防冻

图3 云南省红河州蒙自市芷村镇——光伏方阵在水库尾河滩地的应用

原来的水泵情况

改造后泵站情况及控制系统

图4 弥渡县德苴乡花鱼洞光伏提水改造工程