旱作農(nóng)業(yè)光伏提水灌溉技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了旱作農(nóng)業(yè)光伏提水灌溉技術(shù)的基本要求、設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收。本文件適用于旱作農(nóng)業(yè)用光伏提水灌溉工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和驗(yàn)收。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成的本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3214水泵流量的測(cè)定方法GB/T9535地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型GB/T12785潛水電泵試驗(yàn)方法GB50007建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50011建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50201防洪標(biāo)準(zhǔn)GB50205鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GB50288灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB51018水土保持工程設(shè)計(jì)規(guī)范SL252水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL540光伏提水工程技術(shù)規(guī)范術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。光伏提水灌溉技術(shù)將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能，再由電能驅(qū)動(dòng)水泵將河水、湖水、井水、煤礦疏干水、溝道水等低位水抽取輸送到山地、丘陵等缺水區(qū)域進(jìn)行灌溉的技術(shù)。基本要求光伏提水灌溉技術(shù)通過取水工程、光伏系統(tǒng)和灌溉工程協(xié)調(diào)、配套實(shí)現(xiàn)。取水工程建于低位（溝、洼地塊），光伏系統(tǒng)作為動(dòng)力系統(tǒng)合理選擇位置進(jìn)行布設(shè)，具體要求如下：光伏系統(tǒng)布設(shè)位置應(yīng)有穩(wěn)定和可靠的太陽(yáng)能資源：全年日照時(shí)數(shù)應(yīng)不小于2200h；全年太陽(yáng)總輻射量應(yīng)不小于1000kW·h/(m2·a)；具備承受50年一遇最大風(fēng)速的能力；光伏組件安裝的區(qū)域內(nèi)，地基應(yīng)有相應(yīng)的承載力，避開沼澤、流沙。地質(zhì)條件應(yīng)符合GB50007的要求。光伏提水灌溉工程的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位應(yīng)有與工程規(guī)模相適應(yīng)的技術(shù)能力。光伏提水灌溉工程應(yīng)符合GB50009的要求，防雷接地應(yīng)符合GB50057的要求，各部件應(yīng)具有防盜措施。光伏提水灌溉工程建設(shè)完成后應(yīng)按照本文件第8章規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可投入運(yùn)行。設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)應(yīng)確定設(shè)計(jì)水平年、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年和工程等級(jí)，工程等級(jí)見附錄A。應(yīng)充分利用有利地形條件，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、農(nóng)藝、耕作措施相結(jié)合。光伏提水灌溉工程應(yīng)結(jié)合地形、水源特點(diǎn),按照節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理和便于運(yùn)行管理等原則進(jìn)行分區(qū)、分級(jí)。光伏提水灌溉工程的施工建設(shè)、設(shè)備、管道、電氣、儀表的安裝均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求和施工圖紙進(jìn)行，變更設(shè)計(jì)應(yīng)有設(shè)計(jì)單位出具的變更通知書。光伏提水灌溉工程所需的供電線路應(yīng)根據(jù)工程總體布置的需要進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，滿足耐壓、載流量、電壓損耗和強(qiáng)度要求。取水工程設(shè)計(jì)根據(jù)水的來(lái)源不同，分為地表水取水工程和地下水取水工程。地表水取水工程又可分為河流、湖泊取水工程和雨水取水工程。河流、湖泊取水工程應(yīng)建于河流、湖泊周邊，通常為溝道壩、截潛流。雨水取水工程布設(shè)在便于利用的田旁、路旁、村旁、庭院內(nèi)，通常為水窖或蓄水池。地下水取水工程應(yīng)建于井旁或煤礦附近，通常為蓄水池。溝道壩設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)徑流基本情況進(jìn)行分析，確定溝道建設(shè)的位置。溝道壩蓄水高度不宜超過5m，防洪要求應(yīng)符合GB51018的規(guī)定。水窖和蓄水池的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏提水工程由光伏板、支架、光伏逆變器、控制系統(tǒng)、光伏提水泵站、光伏提水機(jī)組、提水管網(wǎng)、輸電管線等組成。根據(jù)提水動(dòng)能需要，配置若干光伏板，組成光伏陣列。光伏陣列配置等應(yīng)按照SL540執(zhí)行。光伏陣列安裝用支架要求如下：光伏板安裝應(yīng)采用螺栓背板下固定方式，固定在支架框架上，螺栓、螺母材質(zhì)為鍍鋅材料；光伏板固定式支架的設(shè)計(jì)風(fēng)載抵抗應(yīng)不小于當(dāng)?shù)刈畲箨囷L(fēng)風(fēng)速，同時(shí)計(jì)算方陣風(fēng)荷載和基本風(fēng)壓。方陣風(fēng)荷載應(yīng)按式（1）計(jì)算： （1）式中：W-風(fēng)荷載，N；AW-受風(fēng)面積，m2。風(fēng)荷載風(fēng)力系數(shù)QUOTECwCW順風(fēng)時(shí)應(yīng)按式（2）選取；逆風(fēng)時(shí)應(yīng)按式（3）選取： （2） （3）式中：α-光伏板安裝傾角，°?；撅L(fēng)壓QUOTEqq應(yīng)按式（4）計(jì)算： （4）式中：ρ-空氣密度，kg/m3；V0-設(shè)計(jì)用基準(zhǔn)風(fēng)速（地面上10m處，50年內(nèi)一遇的最大瞬時(shí)風(fēng)速)，m/s。碳鋼支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的變形量應(yīng)滿足GB50017和GB50205的要求；支架系統(tǒng)抗震等級(jí)參考GB50011丙類建筑的規(guī)定要求；支架與支架基礎(chǔ)預(yù)埋件的連接采用焊接（或螺栓連接)形式，安裝完成后應(yīng)做防腐處理。光伏逆變器應(yīng)能滿足光伏提水機(jī)組動(dòng)能的需要?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)一布設(shè)在控制室內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)有控制水管內(nèi)水流的功能，可將水流速度控制在0.6m/s~2.0m/s。此外還應(yīng)有欠壓、過載等電子自動(dòng)保護(hù)功能。電池方陣和控制室宜靠近水源，距離不宜超過20m。光伏提水泵站周圍不應(yīng)有影響光伏發(fā)電的遮陽(yáng)障礙物，出水口處應(yīng)有消能和防沖刷裝置。所選用的光伏提水機(jī)組應(yīng)能在-40℃至+60℃的條件下正常工作。機(jī)組類型選擇宜符合下列規(guī)定：流量不小于10m3/h，揚(yáng)程不大于30m的提水機(jī)組，宜優(yōu)先選用離心泵提水機(jī)組；流量小于10m3/h，揚(yáng)程大于30m的提水機(jī)組，宜選用高揚(yáng)程、小流量容積泵提水機(jī)組；水中含沙量大的宜選用離心泵提水機(jī)組。在光伏陣列、水源口、蓄水池處應(yīng)設(shè)有安全防護(hù)設(shè)施或警示標(biāo)志。輸水管線不應(yīng)有較大的起伏，穿越不良地質(zhì)、地段時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)的技術(shù)措施。輸水管線接口處不應(yīng)有明顯的滲漏。冬季作業(yè)的光伏泵站，輸水管線應(yīng)埋設(shè)在凍層以下，或采取相應(yīng)的其他防凍措施，管道上安裝閥門處應(yīng)建閥門井。提水管網(wǎng)應(yīng)配置鎮(zhèn)墩、支墩，并在合適位置安裝排氣閥、泄水閥、逆止閥等設(shè)備。灌溉工程設(shè)計(jì)灌溉工程設(shè)計(jì)按照GB50288執(zhí)行。施工土建工程確定安裝光伏陣列的位置后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求開挖基坑、建取水水池和處理輸水管線。在基坑開挖完畢后，應(yīng)先鋪墊200mm礫石墊層，再澆筑厚50mm素混凝土墊層，待墊層混凝土凝固后，再綁扎鋼筋或放置基礎(chǔ)預(yù)埋件并澆筑基礎(chǔ)混凝土。在寒冷地區(qū)坑基回填時(shí)，可在基礎(chǔ)側(cè)面回填粗砂、中砂等非凍脹性散粒材料。地腳螺栓及預(yù)埋件安裝前應(yīng)除去浮銹，并在螺紋部分涂裹黃油，安裝應(yīng)牢固和準(zhǔn)確。地表水取水建筑物施工時(shí)應(yīng)做好導(dǎo)流和排水工作，不應(yīng)影響原有護(hù)岸和壩坡的安全。基礎(chǔ)鋼筋混凝土應(yīng)不低于C30，混凝土澆筑12h后宜開始淋水養(yǎng)護(hù)，炎熱干燥和有風(fēng)天氣混凝土澆筑時(shí)間宜為3h。機(jī)組安裝組件安裝在同一光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)使用相同配置的組件。安裝時(shí)應(yīng)首先測(cè)量太陽(yáng)電池組件的開路電壓和短路電流。在安裝過程中應(yīng)用不透明材料完全覆蓋組件。應(yīng)使用邊框內(nèi)側(cè)四個(gè)對(duì)稱的安裝孔將組件固定在支架上，在有強(qiáng)風(fēng)和大雪的地區(qū)應(yīng)自行設(shè)計(jì)加固安全措施。安裝時(shí)不應(yīng)踩在組件上，同時(shí)應(yīng)避免使組件掉落或讓物體落在組件上。安裝時(shí)組件背面應(yīng)通風(fēng)順暢（組件和安裝表面的最小間隔應(yīng)為10cm）。光伏陣列安裝距地面高度不應(yīng)小于50cm。組件位置的選擇應(yīng)符合各種電氣和防火標(biāo)準(zhǔn)的要求。支架安裝支架結(jié)構(gòu)應(yīng)由耐用、防銹蝕和抗紫外線的材料制成。直接安裝在混凝土基座上的支架部件應(yīng)使用鍍鋅材料，螺釘、螺母及墊片應(yīng)由鍍鋅材料制成。支架的牢固度應(yīng)能承受持續(xù)的負(fù)重，風(fēng)、雪、地震等壓力，以及其他的外來(lái)力量。控制器安裝控制器在安裝前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，外觀不應(yīng)損壞，內(nèi)部連接線和螺釘不應(yīng)松動(dòng)。控制器安裝時(shí)應(yīng)先連接蓄電池（組），再連接太陽(yáng)能組件的輸入，最后連接負(fù)載或逆變器。接線時(shí)應(yīng)分清正負(fù)極極性，并保證連接牢固。光伏控制器若需要在室外安裝，應(yīng)放入盒中，并應(yīng)符合密封防潮要求?？刂破靼惭b位置應(yīng)通風(fēng)良好。電氣安裝電氣安裝應(yīng)使用被批準(zhǔn)的安全設(shè)備（絕緣工具、絕緣手套等）。光伏系統(tǒng)的所有接線應(yīng)由就近的電氣接線盒轉(zhuǎn)接。應(yīng)使用適用于光伏系統(tǒng)的設(shè)備、連接器、電線和安裝裝備。系統(tǒng)所選電纜的橫截面積和連接器容量應(yīng)滿足最大系統(tǒng)短路電流的要求。組件及組件支架應(yīng)正確接地，接地線與螺栓連接，并用壓鉗壓緊。水泵安裝水泵的實(shí)際吸水吸程應(yīng)低于水泵的允許吸程。水泵的進(jìn)水管宜短、直，在水平線上不應(yīng)向上凸起或高于水泵。水泵出口管應(yīng)擴(kuò)大，并宜接近出水的水面，長(zhǎng)距離輸送時(shí)應(yīng)取較大管徑。泵的管路應(yīng)有專用支架，管路重量不應(yīng)加在泵上。水泵底閥或進(jìn)水管口離水源底部和水源邊緣的距離不應(yīng)小于進(jìn)水管的直徑，進(jìn)水管入水深度不應(yīng)小于0.5m。排出管路逆止閥應(yīng)裝在閘閥的外面，泵揚(yáng)程20m以上應(yīng)安裝逆止閥。機(jī)組調(diào)試機(jī)組調(diào)試應(yīng)選在晴朗的天氣下進(jìn)行，應(yīng)按廠家推薦的方法實(shí)施。應(yīng)測(cè)量日照強(qiáng)度和輸出電壓、電流并與生產(chǎn)廠家的說(shuō)明書進(jìn)行比較，判斷光伏陣列的運(yùn)行狀況。應(yīng)復(fù)核各支路接線的正確性，確認(rèn)直流回路正負(fù)極的正確性。應(yīng)確認(rèn)控制器接線正負(fù)極性正確，檢測(cè)并確認(rèn)交流輸出電壓正確，接通水泵進(jìn)行提水，各部件應(yīng)工作正常。應(yīng)全面調(diào)試光伏提水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，校核起始工作點(diǎn)和額定工作點(diǎn)。應(yīng)試驗(yàn)欠壓、過載等各項(xiàng)保護(hù)功能。應(yīng)全面測(cè)試光伏提水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，記錄系統(tǒng)各部件主要運(yùn)行參數(shù)，并與產(chǎn)品說(shuō)明書相對(duì)照。驗(yàn)收機(jī)組性能符合設(shè)計(jì)要求，包括輻照強(qiáng)度、光伏組件性能、流量、揚(yáng)程、機(jī)組輸出特性和效率等。測(cè)儀器應(yīng)符合下列規(guī)定：機(jī)組性能檢測(cè)儀器應(yīng)包含太陽(yáng)能輻射測(cè)量、電參數(shù)測(cè)量、水力學(xué)特性測(cè)量三類檢測(cè)儀器；檢測(cè)儀器等級(jí)不大于1.5級(jí)；檢測(cè)儀器、儀表及工具應(yīng)在檢定的有效期內(nèi)；選擇的以前宜使所測(cè)值在儀器測(cè)量范圍的40%~70%之內(nèi)。流量檢測(cè)儀器安裝位置應(yīng)滿足下列要求：檢測(cè)儀器應(yīng)位于管道順直；檢測(cè)儀器上游順直段長(zhǎng)度應(yīng)不小于10倍管徑；檢測(cè)儀器下游順直段長(zhǎng)度應(yīng)不小于6倍管徑；采用稱重法測(cè)量流量時(shí)應(yīng)符合GB/T12785的規(guī)定。檢測(cè)條件應(yīng)符合下列規(guī)定：通過檢測(cè)裝置觀測(cè)輻照強(qiáng)度比較穩(wěn)定，其變化幅度在±2%內(nèi)，方可進(jìn)行檢測(cè)；水泵應(yīng)在主要參數(shù)的最大允許波動(dòng)幅度及同一參數(shù)多次重復(fù)讀數(shù)的變化值達(dá)到表1和表2規(guī)定時(shí)，系統(tǒng)方處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于一組讀數(shù)，應(yīng)只有確信波動(dòng)已穩(wěn)定在表1和表2范圍內(nèi)時(shí)，方可進(jìn)行記錄。最大允許波動(dòng)幅度測(cè)量值最大允許波動(dòng)幅度（%）流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)矩±6轉(zhuǎn)速±2各參數(shù)多次重復(fù)測(cè)量最大允許波動(dòng)幅度重復(fù)讀數(shù)組數(shù)流量、揚(yáng)程、功率（%）轉(zhuǎn)速（%）31.81.053.52.074.52.785.83.3檢測(cè)方法應(yīng)符合下列規(guī)定：輻照強(qiáng)度測(cè)量，應(yīng)使機(jī)組處于正常工作狀態(tài)，輻照強(qiáng)度穩(wěn)定。輻照強(qiáng)度檢測(cè)裝置應(yīng)與光伏電池陣列平行；光伏組件參數(shù)檢測(cè)應(yīng)按GB/T9535中的規(guī)定進(jìn)行；流量檢測(cè)應(yīng)按GB/T3214的規(guī)定進(jìn)行；離心泵的揚(yáng)程應(yīng)按式（5）~式（7）進(jìn)行計(jì)算： 水泵入口總水頭： （5） 水泵出口總水頭： （6） 水泵揚(yáng)程： （7）式中Hb——揚(yáng)程，m；Zr——人口測(cè)量點(diǎn)到基準(zhǔn)面的距離，mZc——出口測(cè)量點(diǎn)到基準(zhǔn)面的距離，mPr——水泵入口壓力，N/m2Pc——水泵出口壓力，N/m2vr——水泵入口水的流速，m/svc——水泵出口水的流速，m/sρ——水密度，kg/m3；g——重力加速度，9.8m/s2；下標(biāo)r——泵入口截面；下標(biāo)c——泵出口截面。對(duì)于潛水泵，Zr=0，vr=0，機(jī)組輸出特性的檢測(cè)方法。在整個(gè)檢測(cè)范圍內(nèi)，其測(cè)點(diǎn)次數(shù)不應(yīng)少于15次。并同步測(cè)取其輻照強(qiáng)度、流量及揚(yáng)程，然后應(yīng)按式（8）和式（9）進(jìn)行計(jì)算。 （8） （9）式中I——時(shí)距30s內(nèi)輻照強(qiáng)度平均值，kW/m2；Ii——瞬時(shí)輻照強(qiáng)度，kW/m2n——測(cè)點(diǎn)次數(shù)，次；Pwat——輸出水功率，H——時(shí)距30s內(nèi)的平均揚(yáng)程，m；Q——時(shí)距30s內(nèi)的平均流量，m3/s；ρ——水密度，kg/m3；g——重力加速度，9.8m/s2。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，繪制輸出特性曲線Pwat效率應(yīng)按式（10）計(jì)算： （10）式中η——光伏提水機(jī)組效率，%；I——時(shí)距30s內(nèi)輻照強(qiáng)度平均值，kW/m2；S——光伏方陣在太陽(yáng)光線垂直平面內(nèi)的投影面積，m2；Pwat——輸出水功率，根據(jù)檢測(cè)計(jì)算結(jié)果，做出機(jī)組效率特性曲線η使用可靠性系數(shù)應(yīng)按式（11）計(jì)算： （11）式中K——使用可靠性系數(shù)，%；TW——累計(jì)工作時(shí)間，TM——累計(jì)故障時(shí)間（規(guī)范性附錄）

工程等級(jí)A.1工程等級(jí)A.1.1