初探光伏滴灌工程施工与运行调试要点

2015-01-13李文

现代农业 2015年9期

李文

新疆天业（集团）有限公司，国家节水灌溉工程技术研究中心（新疆）

光伏滴灌系统是光伏扬水技术与滴灌技术的有机接合，光伏滴灌系统能自动、无人值守运行，管理方便；系统运行不产生二次费用；节水、增产、增效。光伏滴灌在农业现代化进程中具有巨大的社会、经济价值和广阔的应用前景。2015 年，新疆天业在非洲厄立特里亚实施了20 公顷光伏滴灌获得成功。文章从光伏滴灌系统组成、项目施工安装、运行管理进行初步探讨，为进一步研究和推广光伏滴灌提供参考。

一、光伏滴灌系统组成

光伏滴灌系统由太阳能光伏发电扬水系统和滴灌系统两个基本单元组成。

太阳能光伏发电扬水系统主要由太阳能电池阵列、光伏扬水逆变控制系统及三相交流水泵组成。太阳能电池阵列转化太阳日照辐射能量为电能；扬水逆变系统可根据日照强度变化调节输出频率，最大限度地利用太阳能；扬水逆变系统高效转换转化直流电为交流电，为水泵提供动力电源，驱动水泵工作（如下图1）。

滴灌系统主要由过滤设备、输水管道、田间管网、运行量测、控制及保护装置等组成（如下图1）。

二、太阳能光伏扬水系统施工安装

1.现场勘测、施工放线

图1

严格按照图纸要求在现场勘测、放线，电池阵列附近不能存在高大建筑物或树木遮挡阳光。放线顺序：第一，对太阳能阵列场地进行地基整平；第二，在找平后的地基上定位光伏阵列位置、水泥桩基坑布置形式、基坑开挖尺寸、电池板安装方向及倾斜角；第三，在现场布设施工测量桩、开挖线等组成的控制网，方便施工阶段的复核；第四、基坑布置及尺寸严格遵循设计图纸进行；电池板安装方向及倾斜角一般规律如下：“北半球向南，南半球面向北；倾斜角大致与项目地纬度相同”。

2.光伏基础支墩土建施工

该部分工程包括：土建开挖、基础支墩浇筑及回填三个部分。土建开挖按照图纸和放线的要求，以机械开挖为主、人工修正、找平辅助完成。支墩浇筑时，选择采用现场搭建模板，一次浇筑成功的施工方法；施工过程中，要严格控制混凝土水泥、砂、石料及钢筋的配置，确保支墩的各项强度；支墩顶端浇筑时，要预埋两根支架连接螺栓；支墩浇筑施工过程中，及时复核螺栓位置和水平高程，保证所有支墩顶端螺栓水平高度一致。支墩浇筑后，及时做好养护，拆模后养护期内，及时用草帘、农膜进行覆盖，每天进行4～5 次浇水养护，直到支墩强度达到要求。支墩上连接电池板支架，各项指标检测合格后，进行基坑回填。

3.支架、电池板的安装

电池阵列支架应采用“热镀锌、螺栓连接方式”的标准件材料。支架连接时，先将支墩之间的纵横构件连接成基础框架；然后在框架基础上安装电池板固定支架。所有电池板固定支架连接后，及时进行水平复核及调整。支架间螺栓紧固时，应根据电池板材料及安装要求留有一定的位移余量，便于各组件顺利、安全的连成一体。

电池板组建与支架连接也宜采用螺栓连接。电池板组件存放、安装中，注意避免硬物碰撞工作面。电池板安装时，必须按照厂家提供的电池板编号进行，确保各电池板工作性能一致。电池板安装连接成一体后，微调各个电池板的安装高度和角度，待所有工序满足符合标准后，紧固螺栓，保证电池阵列整体牢固、稳定。

电池板固定后，第一，按照设计要求将电池板划分成多个供电小单元；第二，小单元内部电池板间串联接线，并引出一根单元供电输出总线；第三，将所有输出总线并联连接在逆变器输入接口端；第四，用绑带将已连接好的各级电线固定在支架上。

以上工序结束后，对供电小单元的电流、电压以及电池阵列的总电流、电压进行测试，确保工作参数准确无误。

4.光伏逆变器的安装

根据图纸要求，在阵列内选择合适位置安装逆变器。其位置必须通风、防雨、防水浸，避免阳光长时间直射，满足系统操作方便。逆变器安装时，第一、对逆变器外观和内部元件进行检查，确保组件完好无损，工作正常；第二，断开逆变器输入、输出的开关端子；第三，将电池板各单元的总线按照正负极要求连接在逆变器的输入接口端；第四、接通逆变器输入开关，运行逆变器，让逆变器进行自检运行；第五，待自检正常后,打开逆变器输出开关，进行光伏水泵试运行测试。

5.光伏水泵安装施工

第一，对水泵的电机、叶轮、保护罩等进行检查，确保转动灵活、连接紧密；第二，开通水泵电源，根据水泵运转及出水量情况确认水泵接线正确；第三，根据水源的情况，将水泵固定在供水稳定的水源点范围内，确认水泵运行工况良好；第四，做好水泵电缆线的保护和固定。

三、滴灌系统施工安装

1.首部设备安装

滴灌首部设备一般由过滤设备、施肥设备及系统运行量测、保护装置组成。该部分施工安装按照设备说明书要求进行。

2.输水管网工程安装

输水管网工程的安装包括管沟开挖、管道安装及管沟回填。管沟开挖时，严格按施工图纸进行放线、管沟开挖，管沟应平整顺直，宽度、深度满足设计要求，沟底无杂物。管道安装时，按照干管、分干管、出地桩的顺序进行；管道安装时，保证管道之间承插到位不脱开，管件连接密封不漏水。地下管网安装连接后，应分段压土固定后进行管道试压；管道试压满足要求，就可进行管沟回填。

3.田间滴灌管网安装

田间滴灌管网由“滴灌带+按扣三通+PE 支管”形成。滴灌带铺设与播种一起机械完成，滴灌带铺设时注意避免被机械划破和磨损，铺设不宜太紧,要留有余量。支管铺设时，在自由弯曲状态下采用“S”形铺设，根据滴灌带铺设行距在支管上打孔安装按扣三通。滴灌带连接按扣三通时，滴灌带断面剪切平齐，承插连接紧固，保证工作时不易脱开。

4.滴灌系统试运行

在管槽回填前，应对滴灌管网进行冲洗，管网冲洗应由上至下逐级进行。先对地埋输水干管进行冲洗，直到干管末端排水阀出水清洁为止；然后再对支管和毛管按轮灌组进行冲洗。滴灌试运行应按设计的轮灌组进行，试运行过程中及时处理管网出现的渗水、漏水、破裂、脱落现象，直到系统运行正常合格为止。

四、光伏滴灌系统运行调试

系统各部分设备安装、调试结束后，进行系统的总体调试及试运行。

1.确认光伏滴灌系统的有效工作时间

连续3 天内，对光伏水泵工作性能参数进行跟踪、测试和记录。主要通过滴灌系统水表、压力表等对光伏水泵日供水量、压力变化进行跟踪、记录，绘制光伏滴灌系统电流频率、工作压力及流量相关图。将相关图与滴灌系统的原设计流量、压力进行对比分析，筛选光伏水泵有效工作时间段。在逆变器控制端预设相关参数，确定光伏滴灌系统的自动启动关闭工作参数，最后形成光伏滴灌系统每天的工作运行时间。