沙漠治理及高速公路扬水滴灌工程

作者：匿名　来源：本站原创　发布：2014年12月4日　修改：2014年12月4日　所属分类：行业新闻　访问统计：1725

一、情况介绍：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开展防沙治沙林工作，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、生产生活打造一道‘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 
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。
该系列产品应邀参展2008年10月在深圳举办的第十届中国国际高新技术成果交易会科技部展团的技术成果展中，取得了圆满成功。高交会期间，天源新能源公司及其产品受到了来自各级地方政府机构和国内外厂商的关注，他们都非常看好本公司成熟的技术和巨大的产业化前景。天源新能源同时获得了高交会组委会颁发的“创新型企业奖”和“成果转化优秀项目奖”两项荣誉。

二、系统介绍：
深圳市天源新能源有限公司的‘光伏扬水系统’的结构由太阳电池阵列、光伏扬水专用逆变器和水泵构成，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，不采用蓄电设备，降低了前期建设成本和后期维护成本，达到了环境零污染的标准。
独立太阳能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。对于采用交流电动机驱动的水泵，需要使用逆变控制器将太阳能电池阵列输出的直流电变换为驱动电动机所需的三相交流电；采用动态最大功率点跟踪功能，根据光照强度实时调节输出频率、保证系统输出最大功率，具有结构简单、可靠性高、动态特性好、成本低等优点。
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。
系统组成
1.光伏阵列
由多块光伏组件串并联组成，吸收日照辐射能量，将其转化为电能，为整个系统提供动力电源。
2.控制逆变器
‘扬水专用逆变器’对系统的运行实施控制和调节，将太阳电池阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪。该专用变频器各项技术指标优良，性能稳定，可靠性高，全部技术由公司自主研发，可充分满足市场不同功率异步交流电机水泵的供电要求。
                               
3.水泵
水泵使用三相交流电机驱动，从深井或江河湖泊等水源中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系统以及喷泉系统等。根据实际系统需求和安装条件，不同类型的水泵，如离心泵、轴流泵、混流泵或深井泵均可使用。

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. 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)

沙漠高速公路防沙林扬水系统及滴灌渗灌系统已经正常运行8年，该站于2001年9月建成。建设地址位于沙漠公路离北端起点116公里哈德公路路口，水井静水位24米，沙丘高度45米，水矿化度28毫克/升。
五、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。
 

     
 

六、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。
七、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。
 

八、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。