四川恒聚项目管理有限公司 四川省凉山彝族自治州 615000
摘要：随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高以及其它各项事业的兴旺发达，党的十九大提出实施乡村振兴战略，并写入党章，在我国”三农“发展进程中具有划时代的里程碑意义，是新时代“三农”工作的新旗帜和总抓手。但是在我国西部以及西南部地区，如我们四川的攀西地区，近年气候异常、常年干旱，生活生产用水困难已经严重制约当地经济发展，阻挡国家乡村振兴战略。但攀西地区光照充足，光热资源丰富，如何利用好此资源是关键所在，作为一名设计人员，在攀西地区，目前太阳能提灌站已如雨后春笋般的在各个缺水地段进行建设，但是在攀西地区太阳能提灌作为一个新型行业，了解和掌握次原理的当地技术人员较少，遇到问题均需要向成都、绵阳乃至更远的发达地区的技术人员请教，甚至还需要到现场进行指教。因此本人作为一名当地从事建筑设计的人员，担任过几次太阳能提灌站设计的项目人员，通过学习和总结深刻认识到如何做到高效节能，节约建设成本，在阴雨天也能提水是对太阳能提灌站建设的一重大突破，同时能得到广大老百姓、项目业主认可以及好评的重要性。下面本人将对一小型太阳能提灌站的设计做简单介绍，并论述如何在阴天顺利提水。
一、建筑物消防系统的标准及规范
目前我国与太阳能提灌站有关的设计规范主要有《提灌站设计规范》（GB50797－2012）、《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）、《砌体结构设计规范》（GB50003－2011）、《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054－2011）、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50060－2011）、《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》、《小型泵站设计规程》 DB51/T 990-2010
《小型泵站施工规程》 DB51/T 989-2010、《小型太阳能提灌系统技术规范》 DB51/T1891-2014、其他相关规范：《建筑安装工程施工工艺及操作规程》、《中国地震动参数区划图》、国家及行业有关规定、规范及强制性条款等。前五部是国家标准，后几部是国家建设部发布的行业标准。几部规范对建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾报警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的，但从各自不同角度三部规范也各有侧重，有所区别。在实际应用中国标是带有强制性的，必须严格遵守，部标或行业标准应服从国标。
1、设计依据
上述相关法规、规范、项目业主要求的提水量，当地供水量，气象日照条件，以及业主提供的测绘资料。
2、设计流程
了解业主需求-现场踏勘-请业主提供现场测绘资料、管线走向图-确定泵站位置、出水口位置、光伏阵场位置-计算管道长度、管损-计算总扬程-通过流量计算管径-通过扬程选择管道壁厚-通过流量和扬程选择水泵-通过水泵电机功率配备光伏阵场装机容量。最终整合各功能合理布局。
二、各功能设计
泵房设置：泵房位置尽量靠近取水点，不宜超出10米，若确实不能就近安放则需单独设置引水管道。泵房的尺寸应按照电机组数、尺寸管道规格等进行计算，一般小型泵站泵房尺寸4m*5m就能满足需求。
管道布置及管径计算：管道布置原则，尽量选取直线段，减少弯头，减小管损，管道管径计算，根据项目业主业主需求提灌量计算管径，管径计算公式如下：Q=（π×d2×ν）/4。
Q：流量m3/s，d：管道直径（内径）m，v：流速m/s。
总扬程计算：为满足水泵机组电动机不超过负荷要求，水泵净扬程按最不利工况考虑，根据《灌溉排水工程学》计算水头损失，总扬程用下式计算：
H总—总扬程（m）= H净—净扬程（m）+hf—管道沿程水头损失（m）+hj—局部水头损失（m）；
管道沿程水头损失，应按下式计算hf=f*L*Qm/Db，式中 hf — 沿程水头损失；f — 管材摩阻系数；L — 管长；D — 管道内径；Q — 管道设计流量；m—流量指数；b— 管径指数。
管道局部水头损失考虑弯头、闸 阀、逆止阀等损失，按沿程水头损失的15%计。
水泵选型：根据流量和扬程一般水泵设置为一备一用，水泵的选用可以选择大流量和小流量的，根据流量确定水泵型号。通过水泵型号功率确定整个光伏阵场的装机容量，一般按照整个水泵功率的1.3-1.5倍考虑，需根据当地日照条件进行选择。
控制设备、逆变器：自动控制设备对光伏系统应控制水泵的启、停，且应显示启泵按钮的位置和显示水泵的工作、故障状态。此外，逆变器对光伏系统电气装置的工作部位也应控制整个光伏系统电压。
三、如何在阴天提水
1、以前的太阳能提灌设计存在的问题
本人经历也参与过解决部分太能提灌站在试机时不能上水的情况，如会理县龙茂山太阳能提灌站，该提灌站为三级提灌，总扬程达1000多米，单级扬程300多米，配套电机单台功率94.5kw，单级装机容量接近141.75KW。在施工过程中因二级泵站位置降低垂直高差20米左右，垂直高差降低后，设计单位未复核管损和总扬程，导致二级泵站采用原设计的离心泵扬程不能满足上水要求，最终不能上水。该次设计存在瑕疵。第一次设计从理论计算上水无问题，但因当地光照时间较短，需中午13点左右才能达到峰值功率，因此在完全晴朗的情况下一天只能工作3-4个小时，达不到正常的4-7个小时。且只要稍微有点云层遮挡便会出现因光伏系统发电量不能满足电机功率便停止运行的情况。但是像该项目这种情况，在工程项目实施过程中国存在的现象还多。
2、解决阴天上水问题
通过上述情况，我们不难看出问题的原因，通过分析我们可以得知，该项目的设计是通过理论计算后选择流量和扬程匹配的水泵，但配套的水泵电机功率太大，加之光伏板装机容量有限，日照有限等情况导致出现原设计离心泵、电机与光伏阵场不配套。
解决办法：重新复测管道长度、垂直高差、计算总扬程。通过总扬程选择配套压力的小功率高扬程柱塞泵。整个光伏阵场装机容量100多KW，设计流量35m³/小时，每天工作5-6小时，总计上水200m³。通过计算增加一台15m³小流量、500米高扬程，20KW水泵。顺利解决阴天都能上水的问题。增加水泵后解决未达到峰值功率期间（中午12-16点）的上水问题，通过增加水泵后，在上午9点左右开始有日照后便开始运行，直至下午17点，通过增加水泵后每天运行时间能达到8小时左右，上水量为：3*20+4*35+1*20=220m³。
解决问题原理：整个光伏阵场装机容量100多千瓦，但是增加的水泵功率只有20千瓦，太阳能光伏板只要在光亮较亮的情况均会发电。一般在类似该项目的同种情况，在阴天只要有光亮的情况下整个阵场的发电量能满足增加的小功率电机运行。
四、总结
通过上述论述，分析我们作为一名设计人员应总结经验教训，对出现的问题进行积极探讨、创新、解决，在今后的设计过程中遇到同类项目，不能贸然通过理论计算就出设计成果，一定根据现场实际情况进行设计，如遇高扬程、大流量的项目，我们一定在理论配套水泵、光伏装机容量后，增加一台高扬程、小流量、小功率的水泵，解决不是峰值期间不能上水的问题。在遇低扬程、大流量的项目时，我们可以通过同时选择几台小功率、低扬程、小流量的水泵进行并联，即使在阴天时也可以通过控制柜控制确保单台运行。归根到底我们在设计太阳能提灌站时无论何种形式的太阳能提灌站，都要选择小功率水泵配套使用，通过小功率水泵的配套使用加上现在光伏板的技术改进，不仅能解决阴天上水问题，更能在在下雨、下雪天都能解决上水。