光伏水泵系统的基本工作原理是（1）：利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能，然后通过控制器驱动电机带动光伏水泵运行。光伏水泵系统可广泛用于无电地区的人畜用水、农业灌溉以及边防、海岛哨所等高度分散点的用水。

　　目前，太阳能泵主要有两种类型。一种是光热水栗2，3），即把太阳能转换为热能（例如热管技术），使水或氟里昂变成压力蒸汽，并使其做功，例如美国的OASTS泵与MONDESH泵，靠水蒸汽利用双隔膜泵来抽水。而德国的太阳能泵则是利用氟里昂作为介质推动类似蒸气机的装置来抽水。这类水泵的缺点是效率低，且对环境有污染。另一种便是光伏水泵，它具有无污染、全自动、运行成本低等优点。

　　近年来，光伏水泵系统的数量迅速增长，特别是非洲、南美、澳洲及亚洲各国4-6）。世界银行和联合国共同光伏水泵系统作为解决边远地区人畜饮水、农田灌溉的技术。我国光伏水泵系统技术经过“八五”、“九五”科技攻关，取得了长足进步，但仍然没有对光伏水泵系统中的关键装置光伏水泵进行专门的研究。

　　2光伏水泵系统的基本构成光伏水泵系统主要由光伏阵列、控制器、电机和光伏水泵4部分组成〃6），如所示。

　　光伏阵列由许多太阳电池串并联构成，直接把太阳能转换为直流电。目前光伏水泵系统的太阳电池都为硅太阳电池，其中包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池。太阳电池的伏安特性曲线具有强烈的非线性。太阳电池的大输出功率就是它的额定功率。

　　光伏阵列的输出伏安特性曲线具有强烈的非线性，而且和太阳光照强度、环境温度、阴、晴、雨、雾等气象条件密切相关，其输出随曰照变化的是直流电量，而作为光伏阵列负载的光伏水泵，它的驱动负载有时是直流电机，有时是交流电机甚至还有其它新型电机，它们同样具有非线性性质。为了使光伏阵列和光伏水泵之间能达到和谐、高效、稳定的工作状态，这就需要一个适配器。适配器主要有大功率太阳光光伏水泵系统示意图光伏阵列控制器电机光伏水泵点跟踪器、逆变器以及保护装置等构成。

　　由于电机的功率等级、电压等级在很大程度上受到太阳电池阵列的电压等级和功率等级的制约，因此对光伏水泵扬程、流量的要求被反映到电机上时，往往必须在兼顾阵列结构的条件下专门进行设计。由于不同用户的不同要求，与光伏水泵相匹配的驱动电机类型有：不同电压等级的传统直流电动机、直流无刷永磁电动机、三相异步电动机、永磁同步电动机、磁阻电动机等。自前用的多的是三相异步电动机和直流无刷电动机，大功率系统大多采用高效三相异步电动机。在进行电机设计时要充分考虑到光伏水泵系统变频运行、负载率早晚变化较大等特点。要力争做到使电机全日、全年的总平均效率高。

　　光伏水泵系统的终目的是通过光伏水泵来实现的，即抽水满足人、畜和工农业的需要等。目前，未见针对光伏水泵系统对光伏水泵进行特殊设计的报导。

　　依据经济性、可靠性的原则对光伏水泵进行选择。一般情况下，小流量、篼扬程的场合通常选用容积泵；较大流量、扬程较高的场合通常选用潜水电泵；较大流量、较低扬程的场合通常选用自吸泵。

　　3光伏水泵的技术特点由于太阳的辐射强度随日、月、阴、晴等气候因素的变化，因此光伏水泵的高效率应是针对某一地区的日、月、季、年等因素的平均效率，而不是通常水泵设计中要求的设计点、工况点的篼效率。光伏水泵要求日、月、年的平均效率有大值，或者是用水量大的时间（如夏季）有高的平均效率。

　　关死点功率越小越好水泵设计时，对关死点功率一般不予考虑，但对于光伏水泵，关死点功率越小越好。这是因为关死点功率越小，意味着光伏水栗对光照条件的要求越低，泵可以工作的时间越长，从而可以多抽水，提高光伏水泵系统的工作效率。关死点功率越小，对一天来讲，光伏水泵上午开始工作的时间可以提早，下午结束工作的时间推迟；对一年来讲，光伏水泵可以工作的天数增多。

　　同光伏水泵的效率一样，光伏水泵的流量也是随着太阳光照的变化而变化的，因此流量也是日、月、年等的平均流量。由于光伏水泵系统所能提供的驱动功率是一定的，因此光伏水泵的平均流量越大，就可以抽越多的水，系统就具有越高的效率。

　　传统的水泵设计方法一般是针对设计点或工况点来考虑的，由于光伏水泵的上述特点，因此传统的水栗设计方法不能使光伏水泵系统有好的工作状态，需要另行研究光伏水泵的设计方法，包括水力设计和结构设计。

　　4应用前景（1）解决无电地区的用水问题。目前，我国仍有17个无电县，7600多万无电人口，都分散居住在边远落后贫困地区，由于能源短缺，至今连饮水以及灌溉问题都还未彻底解决。无电的海岛、边防哨所等同样需要光伏水泵系统。

　　（2）促进国家西部大开发战略的实施。我国西部地区，由于气候干旱、少雨，年平均降水量约为145mm，大多为极度干旱和半干旱地区，土地荒漠化、草原退化情况越来越严重。由于水的缺乏，导致土地以每年2500平方公里的速度沙化、盐碱化。然而西北地区地下水资源并未充分利用，其原因之一是缺乏电力供应，若靠架设输电线，投资巨大，但效益甚微，得不偿失。而西部地区的太阳辐射强，日照时间长，太阳能资源非常丰富，如我国西部地区年日照总量折算为电能可达到1800千瓦时/水泵技术2002.2平方米，因此，只有利用太阳能光伏水泵系统才能开发地下水资源，解决这些贫困地区的饮水和农牧业用水。由于光伏水泵系统无污染，从而有利于建设绿色大西北战略的实施。