DB15 T 1489-2018 光伏提水微灌工程技术规范.pdf

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1、 ICS 27.140 P 57 备案号 :60272-2019 DB15 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 DB15/T 1489 2018 光伏提水微灌工程技术规范 Technical code for photovoltaic pumping micro-irrigation 2018-09-30 发布 2018-12-30 实施 内蒙古自治区质量技术监督局 发布 DB15/T 1489 2018 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 光伏提水微灌 系统构成 . 2 5 总体要求 . 2 6 光伏提水微灌工程规划 .

2、 2 7 光伏提水微灌工程设计 . 6 8 设施配套 . 9 9 工程施工 . 9 10 运行管理 . 10 附录 A（资料附录） 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 . 12 附录 B（资料附录） 跟踪式光伏阵列方位角、最佳倾角计算方法 . 13 DB15/T 1489 2018 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由内蒙古自治区水利厅提出并归口。 本标准起草单位：水利部牧区水利科学研究所。 本标准主要起草人：张瑞强、王健、高天明、岳征文、刘虎、杨志勇、阿比亚斯、葛楠、郝伟罡、 王丽霞。 DB15/T 1489 2018 1 光伏提水微灌工程技术规范

3、1 范围 本标准规定了光伏提水微灌工程的术语与定义 、系统构成、总体要求、光伏提水微灌工程规划、光 伏提水微灌工程设计、工程设施配套与设备选择、工程施工与管理的要求。 本标准适用于 干旱半干旱地区 100 kW以下以 光伏 发电组件为电源的光伏提水微灌系统工程。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第 1部分：通用技术条件 GB 5084 农田灌溉水质标准 GB/T 9535-1998 地面用晶体硅光伏组

4、件设计 鉴定和定型 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB/T 50485-2009 微灌工程技术规范 SL 317-2015 泵站设备安装及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 光伏组件 solar cell module 具有封装及内部连接的能单独提供直流电输出的、最小不可分割的光伏发电单元。 3.2 光伏 阵列 solar pv array 又称光伏方阵，是由若干个光伏组件或光伏板在机械和电气上按一定方式组装 在一起并且具有固定 的支撑结构而构成的直流发电单元。 3.3 光伏提水微灌 系统 photovoltaic mic

5、ro water-saving irrigation system 由光伏提水 和田间管道系统组成，其中光伏提水系统由光伏阵列、支架、基础、蓄电池组（如果 有）、控制系统、专用水泵和蓄水池（如果有）组成 。 3.4 DB15/T 1489 2018 2 控制器 controller 控制直流泵机组工作的装置。 3.5 逆变器 inverter 将直流电转换为交流电并控制交流泵机组工作的装置。 3.6 首部枢纽 control head 微灌系统中集中布置的加压 设备、过滤器、施肥 /药装置、量测和控制设备的总称。 4 光伏提水微灌 系统构成 光伏提水微灌系统，由光伏提水系统和田间管道系统组成。

6、其中光伏提水系统由下列部分组成： 光 伏阵列 、支架、基础、蓄电池组（如果有）、控制系统、专用水泵和蓄水池（如果有）等；田间管道系 统由下列部分组成：首部、田间管网和灌水器等。 5 总体要求 5.1 运行环境要求 5.1.1 环境温度： 4 45 ； 5.1.2 相对湿度：在环境温度 35 以下小于 95 %； 5.2 水质 要求 系统的水源水质应 按照 GB 5084执行。 5.3 结构要求 支架的结构强度 应按照 GB 50009执行 。 5.4 安全要求 5.4.1 光伏发电系统防雷接地应 按照 GB 50057 执 行 。 5.4.2 光伏发电系统的导线选择必须同时满足耐压、载流量等要

7、求。 5.4.3 电气控制装置应有明确的文字说明，如电源 “ 开 ” 和 “ 关 ” 、泵机组的 “ 起动 ” 和 “ 停止 ” 以 及安全标识等。电气控制系统的按纽、指示灯、显示器等应 按照 GB 5226.1 执行 。 6 光伏提水微灌工程规划 6.1 一般规定 6.1.1 光伏提水微灌工程规划应包括水源工程、光伏提水系统、灌溉选型、首部枢纽和管网规划，规 划成果应绘制在不小于 1/5000 的 地形图上，并应提出规划报告。 DB15/T 1489 2018 3 6.1.2 机组安全耐受环境温度最低为 -40 ，最高为 +60 。 6.1.3 50 年一遇的最大风速应不 大于 50 m/s

8、。 6.2 水量平衡计算 光伏提水微灌面积可按公式 （ 1） 确定： a rIQA 10 （ 1） 式中： A 灌溉面积 ，单位为公顷（ hm2） ； Qr 光伏提水系统每日可供流量 ，单位为立方米每日（ m3/d） ； Ia 设计供水强度 ，单位为毫米每日（ mm/d） ； 灌溉水利用系数。 6.3 光伏提水机组的选型 宜符合以下规定： 流量大 于 10 m3/h， 扬程小于 30 m 的提水机组，宜优先选用离心泵提水机组 ； 流量小于 10 m3/h，扬程大于 30 m 的提水机组，宜选用高扬程、小流量容积泵提水机组 ； 水中含沙量大的宜选用离心泵提水机组。 6.4 光伏提水泵站技术参数

9、6.4.1 光伏提水系统日供水量 日供水量可按公式（ 2）计算： zqtt ir QQ （ 2） 式中： Qr 日供水量，系统在全日内各个时间段的提水量之和， 单位为立方米每日（ m3/d） ； Qi 在确定的扬程下某时段的系统流量， 单位为立方米每小时（ m3/h） ； tq 一天内系统提水起始时间， 单位为时（ h） ； tz 一天内系统提水终止时间， 单位为时（ h） 。 6.4.2 光伏阵列容量的确定 6.4.2.1 光伏阵列最大峰值水功率计算 6.4.2.1.1 光伏阵列最大峰值水功率可按公式（ 3）计算： 6.3m ax HgQN sf （ 3） 式中： Nsf 峰值水功率，单位为

10、瓦（ W）； DB15/T 1489 2018 4 Qmax 水泵峰值流量，单位为立方米每小时（ m3/h）； H 系统总扬程，单位为米（ m）； g 重力加速度，单位为米每二次方秒（ m/s2）； 水密度，单位为千克每立方米（ kg/m3）。 6.4.2.1.2 光伏提水系统水泵峰值功率的计算 光伏提水系统水泵峰值功率可按公式（ 4）计算： （ 4） 式中： Npf 提水系统峰值水功率，单位为瓦（ W）； k1 流量修正系数，流量 2 m3/h时， k1取 0.7，流量 5 m3/h时， k1取 0.75，流量 10 m3/h时， k1 取 0.8，流量 10 m3/h时， k1取 0.85

11、，； k2 提水机具形式修正系数，对于容积泵：流量大于 5 m3/h时， k2=0.75 0.85；流量小于 5 m3/h时， k2=0.65 0.75。对于离心泵：流量大于 5m3/h时， k2=0.85 0.95；流量小于 5 m3/h时， k2=0.70 0.85； k3 电力传动形式修正系数，对于直流传动系统， k3=0.8 0.9；对于交流传动系统， k3=0.7 0.8。 6.4.2.1.3 光伏阵列容量的计算 光伏阵列容量可按公式（ 5）计算： 54kkNN pf （ 5） 式中： N 光伏阵列的容量，单位为瓦（ W）； k4 光能资源修正系数，可按表 1选取，其中光能资源单位为

12、年千瓦每小时每平米（ kWh/（ m2a ） ）； k5 光伏阵列跟踪太阳方式修 正系数，固定式 k5=1，单轴跟踪式 k5=1.1 1.15，双轴跟踪式 k5=1.17 1.22。 表 1 光能资源修正系数 k4 修正系数 光 能资源 1740 kWh/（ m2a ） 1400 1740 kWh/（ m2a ） 1160 1400 kWh/（ m2a ） 1160 kWh/（ m2a ） 4k 0.9 0.8 0.7 0.6 6.5 微灌技术参数 6.5.1 微灌工程设计保证率应根据自然条件和经济条件确定，不应低于 85 %。 6.5.2 光伏提水微灌系统设计日工作小时数不应 大于 10 h

13、。 6.5.3 光伏提水微灌系统灌水小区灌水器设计允许流量偏差率应不大于 20 % 6.5.4 宜采用灌水均匀系数对光伏提水微灌系统灌水均匀性评价，灌水均匀系数应按公式（ 6）计算： DB15/T 1489 2018 5 q qCu 1 （ 6） 式中： Cu 灌水均匀系数； q 灌水器流量的平均偏差，单位为升每小时（ L/h）； q 灌水器平均流量，单位为升每小时（ L/h）； 其中，灌水器流量的平均偏差用公式（ 7）计算： ni i qqnq 11 （ 7） 式中： q n 灌水器流量的平均偏差，单位为升每小时（ L/h）； n 所测的灌水器个数 ; qi 田间实测的各灌水器流量，单位为升

14、每小时（ L/h）； q 灌水器平均流量，单位为升每小时（ L/h）； 6.5.5 最大净灌水定额宜按公式（ 8）、（ 9）计算： )(0 0 1.0 m inm a xm a x zpm （ 8） )(0 0 1.0 m inm a xm a x zpm （ 9） 式中： mmax 最大净灌水定额，单位为毫米（ mm）； 土壤容重，单位为克每立方厘米（ g/cm3）； z 土壤计划湿润土层深度，单位为厘米（ cm）； p 设计土壤湿润比，单位为百分比（ %）； max 适宜土壤含水率上限，单位为重量百分比（ %）； min 适宜土壤含水率下限，单位为重量百分比（ %）； max 适宜土壤含水

15、率上限，单位为体积百分比（ %）； min 适宜土壤含水率下限，单位为体积百分比（ %）； 6.5.6 设计灌水周期宜按公式（ 10）、（ 11）确定： maxTT （ 10） DB15/T 1489 2018 6 aI mT maxmax （ 11） 式中： T 设计灌水周期，单位为日（ d）； Tmax 最大灌水周期，单位为日（ d）； mmax 最大净灌水定额，单位为毫米（ mm）； Ia 设计供水强度 ，单位为毫米每日（ mm/d）。 6.5.7 设计灌水定额宜按公式（ 12）、（ 13）确定： ad ITm （ 12） dmm （ 13） 式中： md 设计净灌水定额（ mm）； T

16、 设计灌水周期，单位为日（ d）； m 设计毛灌水定额（ mm）； 灌溉水利用系数。 6.5.8 一次灌水延续时间应按公式（ 14）确定 ： d leq SSmt （ 14） 对于 ns个灌水器绕植物布置时，按公式（ 15）确定： ds trqn SSmt （ 15） 式中： t 一次灌水延续时间，单位为小时（ h）； Se 灌水器间距，单位为米（ m）； Sl 毛管间距，单位为米（ m）； Sr 植物的行距，单位为米（ m）； St 植物的株距，单位为米（ m）； ns 每株植物的灌水器个数。 7 光伏提水微灌工程设计 7.1 光伏阵列设计 7.1.1 光伏阵列方位角和最佳倾角 的确定 DB

17、15/T 1489 2018 7 7.1.1.1 固定式光伏阵列最佳倾角参照附录 A 中最佳倾角值选取。 7.1.1.2 跟踪式光伏阵列方位角、最佳倾角的计算见附录 B。 7.1.2 光伏阵列行间距的计算方法 行间距按公式（ 16）计算，光伏阵列行间距见图 1。 )1)c o s ()( c o t ( tgLL Zs （ 16） 式中： Ls 行间距，前排阵列前端到后排阵列前端的距离，单位为米（ m）； 冬至日上午 9时太阳方位角，单位为度（）； L 组件垂直高度，单位为米（ m）。 图 1 光伏阵列行间 距示意图 7.2 微灌系统 管网 水力设计 7.2.1 水头损失计算 7.2.1.1

18、管道沿程水头损失应按下公式（ 17）计算： LDQfh bmgf （ 17） 式中： hf 管道沿程水头损失，单位为米（ m）； f 摩阻系数； Qg 管道流量，单位为升每小时（ L/h）； D 管道内径，单位为毫米（ mm）； L 管道长度，单位为米（ m）； M 流量指数； B 管径指数。 7.2.1.2 微灌系统的支、毛管为等距、等量分 流多孔管时，其沿程水头损失可按公式（ 18）计算： DB15/T 1489 2018 8 ff hFh （ 18） 式中： hf 等距、等量分流多孔管沿程水头损失，单位为米（ m）； F 多口系数。 7.2.1.3 管道局部水头损失应按公式（ 19）计算

19、，当参数缺乏时，局部水头损失可按沿程水头损失的 一定比例估算，支管宜为 0.05 0.1，毛管宜为 0.1 0.2。 gvhj 22 （ 19） 式中： hj 局部水头损失，单位为米（ m）； 局部阻力系数； v 管道流速，单位为米每秒（ m/s）； g 重力加速度，单位为米每二次方秒（ m/s2）。 7.2.2 设计流量与设计水头 7.2.2.1 微灌系统设计流量应按公式（ 20）计算： 10000 dqnQ （ 20） 式中： Q 系统设计流量，单位为立方米每 小时（ m3/h）； qd 灌水器设计流量，单位为升每小时（ L/h）； n0 同时工作的灌水器个数。 7.2.2.2 微灌系统设

20、计水头，应在最不利轮灌组条件下按公式（ 21）计算： jfbp hhhZZH 0 （ 21） 式中： H 微灌系统设计水头，单位为米（ m）； Zp 典型灌水小区管网进口的高程，单位为米（ m）； Zb 水源的设计水位，单位为米（ m）； h0 典型灌水小区进口设计水头，单位为米（ m）； fh 系统进口至典型灌水小区进口的管道沿程水头损失（含首部枢纽沿程水头损失），单位 为米（ m）； DB15/T 1489 2018 9 jh 系统进口至典型灌水小区进口的管道局部水头损失（含首部枢纽局部水头损失），单位 为米（ m）。 8 设施配套 8.1 水源工程与首部枢纽 8.1.1 从河道或渠道中取

21、水时，取水口处应设置拦污栅。对于从多泥沙水源取水时，应修建沉沙 池。 8.1.2 施肥（药）装置的上游应设置防回流装置，下游应设置过滤器。施肥（药）装置应配套必要的 人身安全防护措施。 8.1.3 控制阀、进排气阀和冲洗排 污阀门应止水性能好、耐腐蚀、操作灵活。 8.2 管道 8.2.1 各级管道的首端应设控制阀，在地埋管道的阀门处宜设阀门井。 8.2.2 干支管的末端、低点应设冲洗排水阀和阀门井。 8.2.3 在首部最高处、管道起伏的高处、顺坡管道上端阀门的下游、逆止阀的上游均应设进排气 阀。进排气阀通气面积的折算直径不应小于管道直径的 1/4。 8.2.4 在直径大于 50 mm 的管道末

22、端以及变坡、转弯、分岔和阀门处均应设置镇墩。当地面坡度大 于 20 %或管径大于 65 mm 时，宜每隔一定距离增设支墩。 9 工程施工 9.1 光伏提水系统施工 9.1.1 确定光伏阵列的安装位置后，应按设计要求开挖基坑。 9.1.2 在基坑 开挖完毕后，应先辅垫 200 mm 砾石垫层，再浇注 50 mm 厚素混凝土垫层，待垫层混 凝土凝固后，再绑扎钢筋或放置基础预埋件并浇注基础混凝土。 9.1.3 在寒冷地区坑基回填时，可在基础侧面回填粗砂、中砂等非冻胀性散粒材料。 9.1.4 基础钢筋混凝土为 C 30，混凝土浇筑 12 h 后可开始淋水养护，炎热干燥和有风天气混凝土浇 筑时间为 3

23、h。 9.1.5 地脚螺栓及预埋件安装前应除去浮锈，并在螺纹部分涂裹黄油，安装应牢固、准确。 9.1.6 光伏阵列安装距地面高度不就小于 50 cm。 9.2 首部枢纽施工 9.2.1 水泵安装应按照 SL 317 执行。 9.2.2 水泵扬程 20 M 以上应安装逆 止阀。 DB15/T 1489 2018 10 9.2.3 施肥（药）装置、过滤器及量测仪表应按产品说明书和标识的水流方向安装。 9.3 管网施工 9.3.1 管槽施工 9.3.1.1 应按施工放样轴线和槽底设计高程和设计断面尺寸开挖。 9.3.1.2 遇岩石、卵（砾）石槽底，超挖深度不应小于 10 cm，应用细土回填夯实至设计

24、高程。 9.3.1.3 开挖土料宜堆置 在 管槽一侧。 9.3.1.4 镇墩坑、阀门井开挖宜与管槽开挖同时进行。 9.3.1.5 回填前应清除槽内一切杂物，并排净积水；在管壁四周 l0cm 内的填土不应有直径大于 2.5 cm 的石块或直径大于 5 cm 的土块。回填应分层轻夯或踩实，并应预留沉陷超高。 9.3.1.6 回填必须在管道两侧同时进行，严禁单侧回填。 9.3.2 管道施工 9.3.2.1 管道安装宜按干、支、毛管顺序进行。 9.3.2.2 对横穿道路等建筑物的管道，应加护套管。 9.3.2.3 采用内插倒扣管件连接时，应符合插人深度的要求，插入到位后应及时紧固。 9.3.3 阀门、

25、管件安装 9.3.3.1 干、支管上安装螺纹接口阀门时，宜加装活接头。 9.3.3.2 塑料管上直径大于 65 mm 的阀门应安装在底座上。 9.3.3.3 旁通安装前应检查旁通外形，并清除管口飞边、毛刺，应抽样量测插管内外径，并在符合质 量要求后安装。 10 运行管理 10.1 应定期清理光伏组件表面；定期清理光伏阵列基础地面的杂草和杂物，避免植物生长遮挡阳光 及杂草和杂物着火损毁光伏组件。 10.2 应定期检查支架、组件和避 雷接地线的固定螺栓是否松动，特别是大风过后应及时检查和处理； 检查组件接线是否牢靠，发现松动应及时紧固；如有地下电缆则采取防鼠措施。 10.3 应定期观测水源井静水位

26、、动水位，当水位、含沙量出现异常时应及时查明原因。 10.4 应经常巡查系统运行情况，记录仪表读数，观察振动和噪声；巡查输配水管道的漏水、覆土、 占压和附属设施运转等情况，发现异常及时处理。 10.5 水泵工作时，吸水池水位不应低于最低设计水位，除湿式潜水泵外，其余的潜水泵顶面浸入动 水位以下不应大于 2 m。 10.6 环境温度低于 0 C、水泵不工作时，应将泵内存水排净。 DB15/T 1489 2018 11 10.7 管理人员已发现却 不能排除的设备故障，应按安全规定采用安全措施，做好事故预防和防止 缺 陷及故障扩大的技术措施，及时通报有关部门并详细填写故障记录。 DB15/T 148

27、9 2018 12 附录 A （资料性附录） 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 表 A.1 我国主要城市日照辐射最佳倾角参数表 城市 纬度 最佳倾角 op 城市 纬度 最佳倾角 op 城市 纬度 最佳倾角 op 哈尔滨 45.68 +3 长春 43.90 +1 沈阳 41.77 +1 北京 39.80 +4 天津 39.10 +5 呼和浩特 40.78 +3 太原 37.78 +5 乌鲁木齐 43.78 +12 西宁 36.75 +1 兰州 36.05 +8 银川 38.48 +2 西安 34.30 +14 上海 31.17 +3 南京 32.00 +5 合肥 31.85 +9 杭州 30.

28、23 +3 南昌 28.67 +2 福州 26.08 +4 济南 36.68 +6 郑州 34.72 +7 武汉 30.63 +7 长沙 23.13 +6 广州 23.13 -3 海口 20.03 +12 南宁 22.82 +5 成都 30.67 +2 贵阳 26.58 +8 昆明 25.02 -3 拉萨 29.70 -3 DB15/T 1489 2018 13 附录 B （资料性附录） 跟踪式光伏阵列方位角、最佳倾角计算方法 B.1 方位角的计算 跟踪系统太阳方位角 按公式（ B.1）计算： c o sc o s/)s ins in( s inc o s ZZa （ B.1） 式中： Z 太

29、阳高度角，单位为度（）； 当地纬度，单位为度（）； 太阳赤纬角，单位为度（）。 太阳高度角 Z 按公式（ B.2）计算： c o sc o sc o ss ins ins in Z （ B.2） B.2 最佳倾角的确定 根据水平面太阳总辐射量结果，计算出不同角度（ 10 60间隔 1）倾斜面上各月太阳总辐射 量。比较倾斜面不 同倾角的月平均太阳总辐照量计算结果，得出全年最大太阳总辐照量时对应的倾角， 即为光伏阵列最佳倾斜角。同时也适用固定安装光伏阵列最佳倾角的计算。 太阳光入射角 按公式（ B.3）计算： s i nc o ss i ns i nc o sc o s)c o ss i ns i

30、 nc o s( c o s s i n)c o ss i nc o sc o s( s i nc o s （ B.3） 式中： 当地纬度，单位为度（）； 方阵倾角，单位为度（）； 倾斜面的方位角，单位为度（）； 时角，单位为度（）， 按公式（ B.4）确定。 015)12( ST （ B.4） 式中： DB15/T 1489 2018 14 ST 每日时间 (0h 24h)，时角上午为正，下午为负，太阳在正午时（是当地太阳时为 12点） 00 ，每 1小时相差 150 。 太阳赤纬角，单位为度（），按公式（ B.5）确定。 )3 6 52 8 43 6 0s in (45.23 0 n （

31、B.5） 式中： n 1年中的日期序号，从每年 1月 1日算起。 当 0 ， 0 时，可从公式（ 1）中得到水平面的太阳光入射角 0 为 c o sc o sc o ss ins inc o s 0 则倾斜面与水平面上接受到的直射辐射分别按公式（ B.6）和（ B.7）计算： cosnb II （ B.6） 00 cosnb II （ B.7） 式中： nI 垂直与太阳光线平面上的直射辐射强度，单位为焦尔每平方米每分钟 J/m2 min。 倾斜面直射辐射量按公式（ B.8）计算： 00coscos bb II （ B.8） 式中： 0bI 水平面上接受到的直射辐射强度，一般情况，我们可以从气象

32、站获得。 倾斜面上接受到的太阳辐射包括直射辐射、散射辐射和地面反射辐射，按公式（ B.9）计算： gdb IIII （ B.9） 式中： I 倾斜面上太阳总辐射量，单位为焦尔每平方米 MJ/m2； bI 倾斜面直射辐射量，单位为焦尔 每平方米 MJ/m2； dI 倾斜面天空散射辐射量，单位为焦尔每平方米 MJ/m2； gI 倾斜面地面反射辐射量，单位为焦尔每平方米 MJ/m2。 DB15/T 1489 2018 15 反射辐射量 gI 按公式（ B.10）计算： )c o s1(2/1 szg II （ B.10） 散射辐射量 dI 按公式（ 11）计算： )co s1(2/1 ssd II （ B.11） 式中： 地表反射率，不同地形的地表反射率按表 2选取； szI 水平面总辐射，单位为焦尔每平方米 MJ/m2； 光伏阵列倾角，单位为焦尔每平方米 MJ/m2； ssI 水平面的散射辐射，单位为焦尔每平方米 MJ/m2。一般情况，我们可以从气象站获得 水平面上总辐射和散射辐射的数据。 表 B.1 不同地形地表反射率 土地类型 干燥黑土 湿黑土 干灰色地面 湿灰色地面 草地 干砂地 0.14 0.08 0.27 0.11 0.20 0.18 _