太阳能光伏提水系统与传统提水系统成本对比分析

第2期总第216期2018年3月浙江水利科技

Zhejiang Hydrotechnics

No.2 Total No.216

March2018

太阳能光伏提水系统与传统提水系统

成本对比分析

邱昕恺，卢成

(浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020)

摘要：光伏提水是以太阳能作为动力，带动水泵提水的应用系统，是缺水、缺电地区解决农业灌溉问题及 促进农业生产发展的重要方式。提水成本是其技术推广时的重要指标，通过分析与对比光伏泵与各类提水系统的 提水成本可知，光伏提水相对于市电和柴油取水，设备购置成本较高，但运行成本明显较低，最终使得多年分担 的吨提水成本较低，相关数据可为推广光伏提水提供依据。

关键词：太阳能；光伏提水；成本分析

中图分类号：S274.1 文献标识码：A文章编号：1008-701X(2018)02-0010-03

DOI：10. 13641/ki.33 - 1162/tv.2018. 02. 003

The Comparative Analysis on Costs of Solar and Traditional Water Pump Systems

Q lU X in-kai, LU Cheng

(Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary, Hangzhou 310020, Zhejiang, China)

Abstract: Solar water pump system utilizes solar energy to lift water, which can help solving the irrigation problems especially in power - shortage areas and raise the local agricultural production. The cost of w ater pump system is an important factor in technological promotion. The comparative analysis presents that solar water pumps had higher equipment purchase cost and considerably lower operation cost per year when compared with grid power water pumps and diesel pumps. When the total cost is apportioned t» years, the annual cost of unit water lifting for solar water pump system is much lower, which can support its promotion.

Key words：solar system；solar water pump system；comparative analysis on costs

光伏提水系统亦称太阳能提水系统，是指利用太阳能 作为动力，带动水泵从深井、江河、湖塘等水源提水，可 为缺水、缺电地区百姓解决生产、生活中缺水的间题。尤 其是占我国国土面积1/2以上的东北、西北、华北地区以及 青藏高原，太阳能资源丰富[1]，适宜使用光伏提水，如刘 家宏等[2]于青海湖开展光伏提水微喷灌系统的经济及技术 条件研宄，程荣香等[3]在内蒙古自治区进行光伏提水灌溉 试验示范等。在非缺水地区也适用太阳能光伏提水系统，如杨志斌等[4]论证了在海南农业推广太阳能光伏提水灌溉 的可行性。浙江省目前大力推进“四个百万”高效节水灌 溉工程，光伏提水灌溉可以解决由于地形原因造成局部缺

收稿日期：2017-04-27

基金项目：浙江省省属科研院所扶持经费项目（编号：2016F40002)。

作者简介：邱昕恺（1990-),男，助理工程师，硕士，主要从 事农田水利研宄。

•10-水、少电的坡耕地和林园地的2个百万亩灌溉问题。

联合国国际开发署（U N D P)、世界银行（W B)、亚 太经社会（ESCAP)等国际组织先后充分肯定了光伏提水 系统的先进性和合理性，并已为许多贫困地区加快脱贫步 伐，但是由于技术、成本等原因，该行业发展还不充分，发展空间很大。其中成本的分析是其推广的重要指标，本 文基于2016年浙江省科学技术厅“太阳能光伏提水灌溉研 宄”项目（编号2016F40002)进行相关研宄，得到成本对 比分析数据，可为浙江省推动太阳能光伏提水系统提供科 技支撑。

1研宄方法

1.1研究场地

研宄在浙江省灌溉试验中心站进行，位于杭州市萧山 区一浙江省水利围垦高科技农业园区内，北纬32°52',东经120°1(T，平均髙程7.00 m,区域年平均降水量1 320.5 mm，平均气温16.1 °C,试验水源为试验站北侧河道，供电

邱昕恺，等：太阳能光伏提水系统与传统提水系统成本对比分析

使用杭州市萧山区市电；多年平均年日照时长1 765 h 。1.2研究方法

(1) 购置成本分析：通过比对采购市电水泵（国产与 进口）、柴油机水泵、以及离心光伏栗（国产与进口），

分析购置成本。

(2)

年运行成本分析：通过水泵参数，计算相同提水 量情况下的年运行费用，包括能源费、人工费以及维护费。(3) 吨提水成本分析：结合购置费用以及年运行成本,

计算吨提水费用。通过多年分担成本，提出不同使用时间

后，不同类型水栗的年度成本。

2

成本计算

每天满频率工作时间6 h ,流量为40 t /h ,有效消耗功率公 式为：

P

= mgh / T (1)

式中：户为功率，kW ; w 为水的质量，kg ; g 为重

力加速度，m /s 2; A 为扬程，m ; T 7为时间，min 。

根据上式计算 40 000X 9.8X 50 / 3 600 = 5.44 kW ,可

得有效消耗功率为5.44 kW 。

取普通离心泵加权效率心=25%,普通离心泵工况效

率；/2 = 40%。

2.2设备购置成本

市电水泵设备购置成本，包括变压器、电控柜、水泵2.1

3部分，柴油机整#泵纟且采购，光伏水泵成本包括水泵、控设备工况扬程50 m ,输水距离30 m ,日提水量2401,

制器、支架及太阳能板4部分。设备购置成本见表1。

表1

水泵购置成本表

序号

类型

组成部分价格/万元

合计/万元

设备寿命/a

变压器

4.50101

市电水泵（国产）

电控柜0.35 5.5510水泵0.703变压器

4.50102

市电水泵（进口格兰富）

电控柜0.35 6.2515水泵

1.4053

柴油机

柴油机泵组0.550.552国产离心泵0.653控制器

1.20

104

离心光伏水泵

支架 2.1015.71

15太阳能板11.7615进口水泵 1.404控制器

1.20

105进口光伏水泵

支架 2.1016.46

15太阳能板

11.76

15

2.3年运行成本

皮带传送效率80%,每天取水2401,每年取水120 d ，可得

根据试验实际情况，市电0.60兀/ (kW ■ h )、柴油 水栗年运行成本（见表2)

6.10元几（密度0.82)、柴油机比油耗& = 0.31^(1^_11), °

表2

年运行成本表

序号类型 能源费/(万元/a )

人工费/(万元/a )

维护费/(万元/a )

供水量/ (t /a )

合计/ (万元/a )

1国产市电水泵0.780.300.1528 800 1.232进口市电水泵0.780.300.1528 800 1.233柴油机泵 3.590.600.1528 800 4.344国产离心光伏泵0.000.15 (防盗看护）0.1528 8000.305

进口离心光伏泵

0.00

0.15 (防盗看护）

0.15

28 800

0.30

注：①年市电水泵电费=CP /仏）X

8X 120X 0.6 =0.78万元；②年柴油动力费用=(P /0.8X n 2)X g /0.82X 6.1X 8X 120 =3.59万元• 11-