1太阳能抽水系统技术背景
1.1水资源特点及其利用情况
海南省多年平均水资源总量为307.3亿m3（据海南省水务局编制的《海南省水功能区划》的资料），其中地下水与地表水不重复量为3.54亿m3，人均占有量约3900m3，是全国平均值的1.75倍，为全国水资源丰富的省份之一。据查测，全岛地下水总量约79亿m3，具有集中开采价值的约11亿m3，主要集中在琼北自流水盆地、东部桂林洋和西部新海砂堤砂地、以及南渡江沿岸部分堆积阶地。至目前，全省共建有蓄水工程2447座，其中，大型水库6座，中型水库69座，小型水库和塘坝2373座。还有引水工程3425宗，提水工程1389宗。三大流域中，南渡江、昌化江和万泉河的开发利用率分别为23.2%、9.4%和8.5%，全省平均水资源开发利用率为13.6%。水资源利用效率低，农业用水浪费严重。
1.2地形特点
海南省位于中国最南端，全省陆地（包括海南岛和西沙、中沙、南沙群岛）总面积3.5万km2，海域面积约200万km2。海南岛平均海拔120m，山地和丘陵占全岛面积的38.7%，台地和阶地占全岛总面积的49.5%。本岛的山脉多数在500～800m之间，实际上是丘陵性低山地形。长期以来，由于思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用传统落后的灌溉方式，农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌。传统的灌溉方式采用的是利用市电和柴油作为驱动能源进行抽水。海南岛平均海拔120m，山地和丘陵占全岛面积的38.7%，台地和阶地占全岛总面积的49.5%。而对于此山地的高坡作物的灌溉问题存在很多的不利条件。
2传统灌溉方式存在的主要问题
中间高四周低的地理地形造成交通不便、市电拉电基础建设困难，如果即使可以完成，造价也非常高，要架设最小的一条高压电路，建设费用就需要约20万，还要交昂贵的电费和无功补偿费用，及人工维护管理费用（至少50元一天），即使在已有的线路使用市电进行抽水灌溉，按照0.8元一度电，驱动7.5kw的水泵进行抽水，水泵运行10h一天则需要：60元。使用柴油抽水，使用20kw柴油发电机（可以带动7.5kw水泵），每小时耗油6L（1L油/6元），如果一天工作10h，那么一天会产生的费用为：360元。柴油发电机噪音污染严重，而且当前很多传统能源的可利用率都快接近枯竭，而且使用过程中造成很大的污染，产生的很多污染物，如二氧化碳，二氧化硫等有害物体。江湖河水势低于地平面，远距离调水普通的抽水系统会造成水资源利用程度低、扩大短缺，不适用当前的节水政策。
3太阳能抽水系统概述及工作原理
太阳能抽水系统（也称光伏扬水系统）由太阳能发电组件、光伏扬水逆变器控制系统和制水系统三部份组成。系统中省却蓄电储能装置，以蓄水替代蓄电，直接驱动水泵提水，装置的可靠性高、功率大，同时大幅降低系统的建设和维护成本。
3.1工作原理
1）太阳能抽水系统中的太阳电池阵列由多块太阳电池组件串并联而成，吸收日照辐射能量，将其转化为电能，为整个系统提供动力电源。2）太阳能抽水逆变器对系统的运行实施控制和调节，将太阳电池阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪，最大限度地利用太阳能。3）太阳能抽水水泵由三相交流电机驱动，从深井或江河湖泊等水源中提水，根据实际灌溉需求注入水箱或水池，或直接接入灌溉或者喷泉。
3.2系统优势
1）系统工作无噪声，无污染，无排放，完全属于节能环保产品。2）太阳能系统无需拉市电，无需安装柴油发电机，系统工作无需耗电费，油费。3）系统安装地域广泛，不受环境影响，可灵活搬迁。4）系统可远程监控，实现了“互联网+”的模式，利用手机和电脑网络的控制平台进行控制和管理，减少了人力成本的开支，提高了工作效率。5）一次性投资且投入成本低，跟市电、柴油比较回收年限短，可长期受益。6）可以解决边远地区及市电到不了的地方的用水问题。7）符合未来发展的趋势，属朝阳产业。8）安全可靠.
4太阳能抽水系统科学，高效解决高坡地作物灌溉问题
2013年7月15日，国务院文件《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》指出，光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝阳产业，发展光伏产业对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。太阳能作为新型绿色能源，取之不尽用之不竭，海南岛位于北回归线以南，各地的年日照时数，除中部山区因云雾较多，只有1750h左右，其他大部分地区都在2000h以上，西、南部地区达2400～2600h，是安装太阳能抽水系统的理想圣地。太阳能抽水系统的可靠性高、功率大，同时大幅降低系统的建设和维护成本，既节省了劳动力，又克服了浇灌的盲目性，从而实现对植物的全方位节电灌溉和安全用电的目的。
5太阳能抽水系统的社会效益
5.1太阳能抽水技术的应用是完善环保技术体系的新亮点
太阳能技术在设施农业上的应用集成符合海南农业绿色崛起所要求的低能耗、低排放、高效益和高科技。它利用了太阳能电池发出的电力，通过最大功率点跟踪及变换、控制等装置带动高效水泵，将水从地表深处提至地面供农田灌溉。不管是山地还是坡地，无需市电供给和布埋电线，只要有良好的日照就可以稳定工作，并且系统可根据日照强度的变化调节水泵转速，使输出功率接近太阳电池阵列的最大功率。太阳能抽水系统一次性投资，长久受益，寿命长达25年，无需专门人工管理，且维护费用极低，特别适用于日照时间在2000h以上，同时与节水灌溉方式相结合对经济作物进行灌溉效果更加明显，为灌溉方式提供了一种新的抽水灌溉方法。通过对此项技术应用，对改善农民产业条件、实现农民增收、提高农民生活水平、改变偏远落后地区农村的面貌有着重要的意义。
5.2太阳能技术集成的应用是农业高科技发展的需求及重要体现
太阳能抽水灌溉和水体一体化的应用，节约电能100%以上，同时水肥的耦合作用，降低了水、肥用量，提高了水肥的利用效率，水用量可节省30%，肥料节省20%。从技术、经济和资源情况等方面看，光伏技术是较有利用价值的可再生能源技术。太阳能抽水系统是太阳能利用的重要方式。在农业生产灌溉、人畜饮水、生态建设等领域具有广泛的使用前景。
6结语
加快太阳能抽水技术的发展，是进一步工程项目管理开拓现代化灌溉的新途径，是促进边远地区从传统水利向现代水利发展的重要技术措施。利用太阳能抽水灌溉，不但在生态、环保、节能、抗灾等方面具有重要的社会效益，同时还具有可观的经济效益。
作者：张培 单位：海南省农机鉴定推广站
