世界性的環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)迫使人們更加努力的尋找和開發(fā)新能源。在尋找和開發(fā)新能源的過程中，人們很自然的把目光投向了各種可再生的替代能源。風能、核電、水電、太陽能等，光伏發(fā)電就是其中之一。雖然光伏發(fā)電的實際應用存在著種種的局限，但是隨著光伏發(fā)電成本的降低和礦物發(fā)電成本的提高以及礦物能源的減少，光伏發(fā)電逐步進入商業(yè)化階段。
一、光伏發(fā)電的基本原理
太陽能電池主要使用單晶硅為材料。用單晶硅做成類似二極管中的p-n結(jié)，工作原理和二極管類似。只不過在二極管中，推動p-n結(jié)空穴和電子運動的是外部電場，而在太陽能電池中推動和影響p-n結(jié)空穴和電子運動的是太陽光子和光輻射熱（*）。也就是通常所說的光生伏特效應原理。目前光電轉(zhuǎn)換的效率，也就是光伏電池效率大約是單晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%.目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。
二、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類
目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng),這是一種常見的太陽能應用方式。在國內(nèi)外應用已有若干年。系統(tǒng)比較簡單，而且適應性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。
三、太陽能光伏系統(tǒng)的組成
1.太陽能光伏電池（太陽能基板）：實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換
2.蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲從光伏電池轉(zhuǎn)換來的電力。目前我國還沒有用于光伏系統(tǒng)的專用蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池。
3.直流逆變器：它的功能是實現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)換，因此這個部件最重要的指標是可靠性和轉(zhuǎn)換效率。通過交流逆變器轉(zhuǎn)換的交流電最大限度地把光伏電池轉(zhuǎn)換的電能送入電網(wǎng)或直接供給用電設備使用。
四、光伏水泵系統(tǒng)的介紹
光伏系統(tǒng)示意圖
光伏水泵系統(tǒng)是一個比較典型的光、機、電一體化系統(tǒng)，它利用太陽電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，再通過逆變環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換成交流電，驅(qū)動交流異步電機帶動水泵，從深井、江、河、湖、塘等水源地取水來進行使用。該系統(tǒng)廣泛沙漠治理、居民生活、農(nóng)業(yè)灌溉、綠化澆灌、草原畜牧、景區(qū)噴泉、水處理工程等。光伏水泵系統(tǒng)具有如下特點：
1.光伏水泵系統(tǒng)屬于全自動運行，無須人工值守，系統(tǒng)由光伏電池（太陽能基板）、蓄電池（根據(jù)客戶需求）、光伏專用變頻器、水泵、儲水裝置等組成。
2. 采用光伏水泵專用變頻器，根據(jù)日照強度的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使輸出功率接近太陽電池陣列的最大功率；當日照很充足時，保證水泵的轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速；當日照不足時，根據(jù)設定最低運行頻率是否滿足，否則自動停止運行。
3. 水泵由三相交流電機驅(qū)動，從深井中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系統(tǒng)。根據(jù)實際系統(tǒng)需求和安裝條件，可采用不同類型的水泵進行工作。
4. 可以根據(jù)地區(qū)、客戶不同需求提供經(jīng)濟有效的解決方案。
五、PI9000-S系列變頻器的特點及應用
1. PI9000-S系列變頻器的特點
PI9000-S系列變頻器是普傳科技根據(jù)光伏逆變的特點，經(jīng)過反復的現(xiàn)場試驗開發(fā)出來的一款全新系列的產(chǎn)品，目前，已經(jīng)廣泛的應用在亞洲、非洲、南美的赤道附件的幾十個國家和地區(qū)，其優(yōu)良的性能和穩(wěn)定可靠的運行得到客戶的一致好評。該產(chǎn)品特點如下：
（1）內(nèi)置高精度光伏陣列最大功率點跟蹤MPPT系統(tǒng)，智能追蹤最大功率點，響應快， 穩(wěn)定性高，效率高。
（2）干運行狀態(tài)檢測、處理
（3）蓄水池水位控制
（4）光照不足時，結(jié)合外圍器件能夠?qū)崿F(xiàn)與市電自動切換，保證系統(tǒng)可靠性；
（5）寬電壓適應范圍，更好適應戶外環(huán)境；
（6）LED顯示實時系統(tǒng)狀態(tài)與參數(shù)，基于RS485的實時遠程監(jiān)控系統(tǒng)
（7）快速安裝設計，無需額外維護；
（8）內(nèi)置全方位保護及診斷機制。
2. PI9000-S系列變頻器接線圖及太陽能基板選配
主回路接線圖
PI9000-S 7.5kW及以下光伏水泵專用變頻器接線圖
太陽能基板選配
3. PI9000-S系列變頻器在國外現(xiàn)場的應用
埃及干燥少雨，氣候干熱，三分之一以上的職業(yè)人口從事農(nóng)業(yè)。全國可耕地面積為310萬公頃，約占國土總面積的3.7% ，絕大部分為灌溉地，是非洲單位面積產(chǎn)量最高的國家。農(nóng)業(yè)在埃及國民經(jīng)濟中占有重要的地位，但埃及面臨著嚴重的灌溉用水短缺問題，諸如降雨分布不均，干旱反復出現(xiàn)，而且灌溉用電與柴油資源尤為緊缺。但得天獨厚的地理條件賦予了埃及豐富的太陽能資源，隨著光伏組件的成本降低，埃及農(nóng)業(yè)光伏灌溉趨勢明顯，利用太陽能清潔能源的步伐正在進一步加快。
普傳科技的PI9000-S系列光伏水泵專用變頻器推出后，很快在當?shù)氐玫搅藨?一直穩(wěn)定可靠地工作著，獲得客戶的贊賞，使用一年后，為用戶節(jié)約了60%的成本。
六、光伏發(fā)電的優(yōu)點
1.充分的清潔性。（如果采用蓄電池方案，要考慮對廢舊蓄電池的處理）
2.絕對的安全性。
3.相對的廣泛性。
4.確實的長壽命和免維護性。
5.資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等。
七、光伏發(fā)電缺點
1.時間周期局限。
2.地理位置局限。
3.氣象條件局限。
4.容量傳輸局限。
5.光能轉(zhuǎn)換效率偏低。
八、影響光伏水泵系統(tǒng)工作的幾大因素
1.光伏電池的電壓和容量
2.光照的強度
3.光伏電池（太陽能基板）表面的清潔度
4.環(huán)境溫度
九、總結(jié)
光伏水泵系統(tǒng)利用太陽的持久能源，日出而作、日入而息，無需人員看管、無需化石能源、獨立運行、也可根據(jù)需求配合電網(wǎng)使用，安全可靠。在無需任何外來能源的情況下可以機動靈活應用于農(nóng)田灌溉、人畜飲水、庭院發(fā)展、園區(qū)美化、構(gòu)造彩色噴泉、養(yǎng)殖業(yè)增氧、海濱鹽場供排水等，有效解決耕地灌溉問題，提高產(chǎn)量，節(jié)水節(jié)能，大幅降低傳統(tǒng)能源、電力的投入。具有壽命長、功耗低、噪音小、調(diào)速平衡、運行穩(wěn)定、無干擾等優(yōu)點。
因此光伏水泵系統(tǒng)成為利用清潔能源替代化石能源的最有效方式，成為全球“糧食問題”、“能源問題”綜合解決方案中新能源、新技術(shù)重要產(chǎn)品。
