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，工作原理和二極管類似。只不過在二極管中，推動p-n結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)光電轉換
2.蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵部件，用于存儲從光伏電池轉換來的電力。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換，因此這個部件最重要的指標是可靠性和轉換效率。通過交流逆變器轉換的交流電最大限度地把光伏電池轉換的電能送入電網(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換為電能，再通過逆變環(huán)節(jié)轉換成交流電，驅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)日照強度的變化調節(jié)水泵轉速，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，保證水泵的轉速不超過額定轉速；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，結合外圍器件能夠實現(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
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、新技術重要產(chǎn)品。
