初探光伏滴灌工程施工與運行調試要點

李 文

新疆天業（集團）有限公司，國家節水灌溉工程技術研究中心（新疆）

光伏滴灌系統是光伏揚水技術與滴灌技術的有機接合，光伏滴灌系統能自動、無人值守運行，管理方便；系統運行不產生二次費用；節水、增產、增效。光伏滴灌在農業現代化進程中具有巨大的社會、經濟價值和廣闊的應用前景。2015 年，新疆天業在非洲厄立特里亞實施了20 公頃光伏滴灌獲得成功。 文章從光伏滴灌系統組成、項目施工安裝、運行管理進行初步探討，為進一步研究和推廣光伏滴灌提供參考。

一、光伏滴灌系統組成

光伏滴灌系統由太陽能光伏發電揚水系統和滴灌系統兩個基本單元組成。

太陽能光伏發電揚水系統主要由太陽能電池陣列、光伏揚水逆變控制系統及三相交流水泵組成。 太陽能電池陣列轉化太陽日照輻射能量為電能；揚水逆變系統可根據日照強度變化調節輸出頻率，最大限度地利用太陽能；揚水逆變系統高效轉換轉化直流電為交流電，為水泵提供動力電源，驅動水泵工作（如下圖1）。

滴灌系統主要由過濾設備、輸水管道、田間管網、運行量測、控制及保護裝置等組成（如下圖1）。

二、太陽能光伏揚水系統施工安裝

1.現場勘測、施工放線

圖1

嚴格按照圖紙要求在現場勘測、放線，電池陣列附近不能存在高大建筑物或樹木遮擋陽光。 放線順序：第一，對太陽能陣列場地進行地基整平；第二，在找平后的地基上定位光伏陣列位置、水泥樁基坑布置形式、 基坑開挖尺寸、 電池板安裝方向及傾斜角；第三，在現場布設施工測量樁、開挖線等組成的控制網，方便施工階段的復核；第四、基坑布置及尺寸嚴格遵循設計圖紙進行；電池板安裝方向及傾斜角一般規律如下：“北半球向南，南半球面向北；傾斜角大致與項目地緯度相同”。

2.光伏基礎支墩土建施工

該部分工程包括：土建開挖、基礎支墩澆筑及回填三個部分。 土建開挖按照圖紙和放線的要求，以機械開挖為主、人工修正、找平輔助完成。 支墩澆筑時，選擇采用現場搭建模板， 一次澆筑成功的施工方法；施工過程中，要嚴格控制混凝土水泥、砂、石料及鋼筋的配置，確保支墩的各項強度；支墩頂端澆筑時，要預埋兩根支架連接螺栓；支墩澆筑施工過程中，及時復核螺栓位置和水平高程，保證所有支墩頂端螺栓水平高度一致。支墩澆筑后，及時做好養護，拆模后養護期內，及時用草簾、農膜進行覆蓋，每天進行4～5 次澆水養護，直到支墩強度達到要求。 支墩上連接電池板支架，各項指標檢測合格后，進行基坑回填。

3.支架、電池板的安裝

電池陣列支架應采用“熱鍍鋅、螺栓連接方式”的標準件材料。 支架連接時，先將支墩之間的縱橫構件連接成基礎框架； 然后在框架基礎上安裝電池板固定支架。 所有電池板固定支架連接后，及時進行水平復核及調整。 支架間螺栓緊固時， 應根據電池板材料及安裝要求留有一定的位移余量，便于各組件順利、安全的連成一體。

電池板組建與支架連接也宜采用螺栓連接。 電池板組件存放、安裝中，注意避免硬物碰撞工作面。 電池板安裝時，必須按照廠家提供的電池板編號進行，確保各電池板工作性能一致。電池板安裝連接成一體后，微調各個電池板的安裝高度和角度，待所有工序滿足符合標準后，緊固螺栓，保證電池陣列整體牢固、穩定。

電池板固定后，第一，按照設計要求將電池板劃分成多個供電小單元；第二，小單元內部電池板間串聯接線，并引出一根單元供電輸出總線；第三，將所有輸出總線并聯連接在逆變器輸入接口端；第四，用綁帶將已連接好的各級電線固定在支架上。

以上工序結束后，對供電小單元的電流、電壓以及電池陣列的總電流、電壓進行測試，確保工作參數準確無誤。

4.光伏逆變器的安裝

根據圖紙要求，在陣列內選擇合適位置安裝逆變器。 其位置必須通風、防雨、防水浸，避免陽光長時間直射，滿足系統操作方便。 逆變器安裝時，第一、對逆變器外觀和內部元件進行檢查， 確保組件完好無損，工作正常；第二，斷開逆變器輸入、輸出的開關端子；第三，將電池板各單元的總線按照正負極要求連接在逆變器的輸入接口端；第四、接通逆變器輸入開關，運行逆變器，讓逆變器進行自檢運行；第五，待自檢正常后,打開逆變器輸出開關，進行光伏水泵試運行測試。

5.光伏水泵安裝施工

第一，對水泵的電機、葉輪、保護罩等進行檢查，確保轉動靈活、連接緊密；第二，開通水泵電源，根據水泵運轉及出水量情況確認水泵接線正確； 第三，根據水源的情況，將水泵固定在供水穩定的水源點范圍內，確認水泵運行工況良好；第四，做好水泵電纜線的保護和固定。

三、滴灌系統施工安裝

1.首部設備安裝

滴灌首部設備一般由過濾設備、施肥設備及系統運行量測、保護裝置組成。 該部分施工安裝按照設備說明書要求進行。

2.輸水管網工程安裝

輸水管網工程的安裝包括管溝開挖、管道安裝及管溝回填。管溝開挖時，嚴格按施工圖紙進行放線、管溝開挖，管溝應平整順直，寬度、深度滿足設計要求，溝底無雜物。 管道安裝時，按照干管、分干管、出地樁的順序進行；管道安裝時，保證管道之間承插到位不脫開，管件連接密封不漏水。地下管網安裝連接后，應分段壓土固定后進行管道試壓； 管道試壓滿足要求，就可進行管溝回填。

3.田間滴灌管網安裝

田間滴灌管網由“滴灌帶+按扣三通+PE 支管”形成。 滴灌帶鋪設與播種一起機械完成，滴灌帶鋪設時注意避免被機械劃破和磨損，鋪設不宜太緊,要留有余量。 支管鋪設時，在自由彎曲狀態下采用“S”形鋪設， 根據滴灌帶鋪設行距在支管上打孔安裝按扣三通。滴灌帶連接按扣三通時，滴灌帶斷面剪切平齊，承插連接緊固，保證工作時不易脫開。

4.滴灌系統試運行

在管槽回填前，應對滴灌管網進行沖洗，管網沖洗應由上至下逐級進行。 先對地埋輸水干管進行沖洗，直到干管末端排水閥出水清潔為止；然后再對支管和毛管按輪灌組進行沖洗。滴灌試運行應按設計的輪灌組進行， 試運行過程中及時處理管網出現的滲水、漏水、破裂、脫落現象，直到系統運行正常合格為止。

四、光伏滴灌系統運行調試

系統各部分設備安裝、調試結束后，進行系統的總體調試及試運行。

1.確認光伏滴灌系統的有效工作時間

連續3 天內， 對光伏水泵工作性能參數進行跟蹤、測試和記錄。主要通過滴灌系統水表、壓力表等對光伏水泵日供水量、壓力變化進行跟蹤、記錄，繪制光伏滴灌系統電流頻率、工作壓力及流量相關圖。 將相關圖與滴灌系統的原設計流量、 壓力進行對比分析，篩選光伏水泵有效工作時間段。在逆變器控制端預設相關參數，確定光伏滴灌系統的自動啟動關閉工作參數，最后形成光伏滴灌系統每天的工作運行時間。

2.確認光伏滴灌系統的輪灌小組灌水時間、輪灌組數量

根據4.1 光伏水泵的工況，試運行光伏滴灌系統一個灌水周期，根據試運行的灌水量、灌水時間及滴灌濕潤鋒情況調整光伏滴灌輪灌小組及輪灌時間。

3.制定灌溉制度

根據4.2 的結果，制定光伏滴灌系統整個生育期的灌溉制度。 并按此方案指導作物灌溉。

五、前景

光伏滴灌能充分發揮“轉化太陽能光熱資源以及滴灌高效節水增效”的多個優勢，為光熱資源豐富、農業實施滴灌節水技術提供新途徑。

[1]董波，魏新平.太陽能應用于節水灌溉發展現狀與發展趨勢[J].中國農村水利水電，2014,07：27-34.

[2]李潤杰，馮玲正，劉得俊等.光伏提水技術在農作物灌溉上的應用[J].節水灌溉，2008,02：72-78.

[3]姚俊，韓震.光伏灌溉系統淺析及應用實例[J].太陽能，2013,13：29-34.

[4]李文，楊開文，李寶珠等.不同水源滴灌系統模式研究[J].新疆農機化，2006,03：25-27.