0 引 言
太阳能水泵是利用太阳电池供电，带动水泵从水源提水的设备。具有噪声低、无污染、简单、经济等诸多优点。常规太阳能光伏水泵的利用大多是跟踪式或固定式，这种系统装置复杂[1-3]、功率较大[4]、成本也高[5]，适用于用水量大的地区或场所，而对那些经济落后、偏远地区的小户人家因为经济性差，就不再适用了。本文介绍了一种小型太阳能直流水泵，既能满足在阳光充足、偏远无电力地区供应抽水问题，又能扩大太阳能水泵的使用范围，此外该系统成本也较低，约为1 000元/套。该装置重量轻、易拆装、携带方便、可就地安装就地使用，光伏组件的倾角和方位角度可以方便调整，使太阳电池输出达到最大。系统在安装使用时可不使用跟踪器，降低了成本，提高了经济效益。
1 系统设计及安装
1.1 系统设计
本系统能够方便地调整太阳电池组件的最佳倾角，使太阳电池功率输出达到最大，不需采用跟踪器。该系统主要由太阳电池组件，包括支杆m、底部有带刻度的1/4圆弧(与水平尺能准确的读出α的大小，可在0～90°之间改变);水平尺n(始终处在水平面上，与电池板形成α角);螺钉p、q(固定支杆m、水平尺n);太阳电池组件功率为40 W;微型直流水泵，功率为16W、输入直流电压12V，进水端i、出水端o。对16 W的水泵，之所以配40W的光伏组件，主要考虑水泵能在较低的太阳辐射下就开始工作，如一般正午时太阳辐照度为接近1kW/m2，这样在400W/m2多一点的实际辐照度下，水泵就可以工作，水泵在昆明晴天的工作时间有约8h。
1.2 安 装
实验前需对太阳电池组件进行调节，其装置如图1所示。安装时，首先计算或查处出当地太阳电池组件的最佳安装角，通过调节支杆m及水平尺n，使α角与最佳倾角一致;组件输出端与水泵的输入端正确连接(实验前把水泵灌满水再接上水管，避免空气阻力影响水泵的流量及提水高度)。
2 系统测试及分析
2.1 实验方案
本实验对配置好的太阳电池光伏水泵进行实际的测试研究。33°倾角朝正南方向，在不同的提水高度h处，都提起一桶水(约合14.5L)。在保持组件输出功率一定的条件下，由实验数据分别做出提水高度和时间转自:http://www.21ks.net、提水高度和流量之间的关系。为今后光伏水泵的工作提供参考。
2.2 实验结果与分析
如图1将实验装置调整好便进行实验。从实验数据可做出提水高度与时间之间的变化关系图2所示。当抽取一定量的水(本实验每次的提水量为14.5L)时，提水高度越高，所需的时间越长。从图2中可以看出，提水高度在0～30m时变化近似为一条直线，变化缓慢，说明在此范围内提水较为理想;而提水高度在30～40m、40～50m时比0～30m时要陡峭些，表明在此范围内提水也能满足一定的抽水量，也具有一定的使用价值;但到50m以后，特别是接近扬程时曲线变化更加陡峭，近乎与横轴垂直，即时间为无限，说明此时用来抽水已没有什么实用的意义。从图2中也可以看出，只要知道提水高度、时间中的一个量，通过作图就可以很快地知道另一个量，能为光伏水泵的工作提供依据。提水高度与流量关系如表1。从表1中可以做出提水高度与流量之间的关系图如图3所示，图3中提水高度和流量之间的关系可以看出提水高度增大时，其流量将减小。由提水高度和流量之间的关系，只要知道提水高度，就可以从曲线中找出对应的点，知道流量，进而可算出每一天的抽水量，为用户的储水量作准备工作。例如当提水高度h=30m时，从曲线中可以知道其流量为0.99L/min，年抽水量可达200m3左右，根据昆明市《城市居民生活用水量标准》，够一家人两年的生活用水(一家以3人为标准)。图4显示了辐照度和时间的关系曲线图，从图中可以看出，只要其辐照度大于450 W/m2时，就可以满足该光伏水泵的抽水工作，而当辐照度小于200 W/m2时，水泵将不能再抽水。本文从小型水泵的设计到实验，得出了满足该光伏水泵工作的最小辐照度，并做出了提水高度和流量、辐照度和提水时间之间的关系，为今后光伏水泵的工作提供了参考。
3 结 语
(1)配置的小型太阳能直流水泵，装置简单、实用，不需要跟踪器，能方便地让太阳光直入射太阳电池组件，使效益得到提高，约为1 000元/套;(2)该小型太阳能直流水泵，其辐照度大于450 W/m2时运行良好，而当辐照度小于200W/m2时，水泵将不能再抽水;(3)该系统的提水高度在0～30m时较为适用。
