光伏水泵应用于防沙林木的节水灌溉

　　一、情况背景介绍：

　　中国经济在迅速发展的同时也面临着巨大的环境挑战，北方的沙漠化便是众多问题之一。位于北方地区的城市，属于中国沙漠化最严重的地区之一。由于北京、辽宁等地处在内蒙古沙源地下风方向，因此深受沙尘暴的影响。虽然国家各级政府出台了多种有效措施以及大力度的政策支持，但要完全遏止沙尘暴的步伐，还需要全社会的广泛参与。

　　我国北方地区多处于沙漠化地带，严重的沙漠化不但影响到交通运输线路的运行稳定性和正常的使用周期，还严重影响到周边地区特别是北京的环境。希望我公司能够帮助地方政府联手开展的防沙治沙林工程，能有效改善沙漠地区交通运输线路等经济命脉的运行环境，建设防沙林为北京和北方地区的经济活动打造一道‘绿色屏障’。

　　为了防止风沙对公路的侵蚀，沙漠公路建成初期全线均采用草方格来保护沙漠公路的正常通行，这种护路工程，费时、费人工，成本高且使用寿命短，因此在沙漠公路沿线建立永久的绿色防护林就成为沙漠公路防沙治沙最佳的首选方案。

　　因为在沙漠边缘，气候及环境都是非常恶劣，栽下去的树得到长期有效的灌溉，成活率不足以30%，消耗大量人力及物力。本文着重介绍太阳能提水系统应用沙漠边缘林木灌溉。

　　深圳市天源新能源有限公司是‘光伏水泵专用逆变器’和‘光伏扬水系统集成应用’技术领域的专业制造公司。经在中国南北地区的不同气候下的系统运行测试、独立光伏扬水系统能够满足沙漠公路防沙林的种植要求，不对环境的造成任何污染。深圳市天源新能源有限公司拥有包括研发、制造、销售和服务等全方位的业务活动。公司技术带头人徐政博士，早在2001年，就帮助地方政府建设了新疆哈德地区高速公路防沙林光伏扬水灌溉系统工程，系统运行至今，状态良好。

　　二、系统介绍：

　　深圳市天源新能源有限公司的‘光伏扬水系统’的结构由太阳电池板、光伏扬水逆变器和水泵构成，简单易用。为了降低建设和运行成本，减少运行维护工作，提高系统的可靠性，系统摈弃了常规光伏系统中必须应用却对环境污染严重的蓄电池，以蓄水替代蓄电，直接驱动水泵扬水，达到了环境零污染的标准。

　　光伏扬水系统对于解决偏远地区人畜饮水、农业及防护林灌溉等生态问题具有广阔的应用前景。本项目结合新疆哈德地区沙漠高速公路防沙林太阳能扬水滴灌试验系统的研究，历时八年的运行结果表明：该系统具有很好的动态响应特性和最大功率点跟踪效果;扬水专用逆变器各项技术指标优良，性能稳定，可靠性高。至目前，国内外未见同类产品，产品技术处世界领先位置。

　　三、目标工程概况

　　针对于草坪种植、高速公路防沙林养护、沙漠治理等用途，现结合2001年在新疆哈德地区沙漠高速公路防沙林太阳能扬水滴渗灌系统的真实案例数据进行分析。及其多年来在新疆塔克拉玛干沙漠公路生态工程中的运行情况和成功应用效果，给出了太阳能光强和每天扬水时间与逆频器频率和流量等的测试曲线和多副沙漠生态渗灌种植的图片，并对太阳能扬水做出了简要的经济分析。

　　1.2001年在新疆哈德地区沙漠高速公路防沙林太阳能扬水滴渗灌系统

　　1). 太阳能扬水站设计与建设

　　为了解决沙漠防护林种植用水问题，我们设计了单机容量15KW的太阳能扬水系统。

　　PS15000光伏水泵扬水系统主要技术参数如下：

　　太阳能电站总功率 15KW

　　扬程 85m 太阳能方阵技术参数

　　流量 36m3/h 开路电压 DC 685V

　　工作电压 DC 556V 短路电流 DC 28.8A

　　启动光照强度 410W/m2 工作电压 DC 556V

　　停止光照强度 360W/m2 工作电流 DC 26.4A

　　每日扬水时间 6~7.5h 占地面积 200m2

　　每日扬水量 135 m2 浇灌面积 70亩(46,200m2)

　　2).种植效果

　　基于塔里木沙漠公路沿线的自然环境，植物种选择要特别关注植物的耐盐、耐旱、耐寒、耐高温、耐风蚀沙埋等特性。根据前期的研究成果，并借鉴已建工程的成功经验，植物种选用沙拐枣、柽柳和梭梭三类优良固沙灌木树种，但在柽柳属植物种类选用时，要特别注意不同种耐盐能力和对土壤适应性的差异，在高大沙丘上选用多枝、多花等生长迅速的柽柳种类，在土壤含盐高和地下水矿化度高的地段选用钢毛、短毛等耐盐能力强的柽柳种类。

　　3).灌溉模式的比较

　　灌溉模式分漫灌，通常土地400m3/亩左右，沙漠肯定不宜漫灌，也无每亩耗水量数据。滴灌120m3/亩左右，渗灌80 m3/亩左右，灌溉周期5-7天。渗灌蒸发量小，不仅供水与作物根系发育同步，相对于滴灌节水1/3，系统管道不易老化、裂变、遭受人为和其它鼠类破坏，使用寿命为滴灌系统的三倍，且地表不结板，综合指标均高于滴灌系统。

　　4).经济分析

　　根据运行初期四年统计资料，如果设备折旧期定为20年，以成本价计，沙漠林带用水每年约50元/亩左右，0.4元/平方米左右。

　　大家都知道沙漠植物根系常共生一种极具药物价值的菌类，如肉苁蓉，如果将防沙林建设与药材种植相结合起来将产生很好的经济效益，非常有利于防护林建设的持续发展。

　　5).简短的结论

　　多年来太阳能扬水站设备运行情况良好，设备稳定性、可靠性高，未发生任何故障，从作物长势来看也充分证明了太阳扬水站运行情况非常良好。太阳能扬水种植是非常成功的，具有极大的推广应用价值，完全可以替代传统燃油水泵，降低燃油和专业维护职守人员成本，做到环境零污染。

　　2.2009年建于陕西省榆林国家劳动英雄牛玉琴荒漠生态治理基地

　　本项目是依托11万亩封沙育林的生态治理成果和未治理沙地，应用新能源光伏扬水农业灌溉技术，将防治荒漠化基地与科技生态农业项目的结合应用，是沙产业理论应用的典型案例，也是治沙女英雄牛玉琴继30年沙漠治理以来，在毛乌素沙漠区域建设的防沙治沙与促进经济社会可持续发展相结合;科技措施、工程措施和农耕措施相结合;防沙治沙与当地经济、社会发展和农民脱贫致富相结合;生态效益和经济效益相结合;生态建设与产业发展、结构调整和改进生产方式相结合的重大生态农业示范带动项目。

　　该系统使用光伏扬水滴灌系统施肥，可减少肥料和农药用量，减少环境污染;光伏扬水重力滴灌与地面洪灌相比，可节水70%，把种树成活率由30%提升到90%以上。系统每年可以发电7500千瓦时，灌溉面积105亩，在其25年的使用年限内，可节省标准煤70吨，减排二氧化碳31吨，二氧化硫1.4吨，烟尘1.1吨，灰渣18吨。