一、技术名称：基于免蓄电池风光互补扬水灌溉技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：农业灌溉、养殖业水循环
四、该技术应用现状及产业化情况
我国丘陵山地面积约占全国总面积的55%，丘陵山地作物的灌溉用水往往需要从低处扬提。采用传统电网输电驱动水泵提水，不仅受制于电网线路铺设，同时耗电量大。该技术的核心是将风光互补的能量直接用于扬水，而无需传统风能太阳能利用中的蓄电池蓄能环节，不但节能更节约灌溉成本，也降低维护费用和设备故障率。同时，该技术采用先进的通讯和控制技术将有限的灌溉水用在作物生长发育的关键期，起到节水且保障作物产量和品质的作用。目前，该技术分别在福建省不同地区的3个山地茶园、1个山地果园和1个山地蔬菜种植基地应用，合计应用总面积达2.3万亩。
五、技术内容
1. 技术原理
太阳能光伏电池阵列的输出直接连接到风光互补控制器的输入端，风力发电机组的输出连接到风光互补控制器的输入端。若太阳能光伏电池阵列的输出电流大于或等于第一电流阈值，第一IGBT管（VT1）导通，太阳能光伏电池阵列的输出电压全部加到输出电感（L）上，实现输出供电电压；若风力发电机组的输出电流大于或等于第二电流阈值，第二IGBT管（VT2）导通，风力发电机组的输出电压全部加到输出电感（L）上，实现输出供电电压；当太阳能光伏电池阵列与风力发电机组的输出电流均分别大于对应的预设阈值时，两者并网输出。输出电压直接控制直流或交流水泵，进行扬水并积蓄于高处的蓄水池。高处蓄水池的水经自压管道输送到各灌溉分区的电磁阀。电磁阀的开启或关闭由太阳能供电的灌溉控制系统控制，控制信息来自作物调亏灌溉需求，使灌溉水适时适量用在作物生长发育的关键期。
2. 关键技术
（1）免蓄电池的风光互补扬水技术
太阳能和风能互补直接用于高扬程扬水，且无需蓄电池，提高能量的利用效率，显著降低太阳能与风能的利用成本；
（2）农作物调亏灌溉技术
农作物调亏灌溉，为作物的生长发育适时适量供水，既保障作物的产量和品质，也节约灌溉用水；
（3）太阳能作物灌溉自动控制技术
太阳能供电的作物灌溉自动控制技术，灌溉信息通过短信方式推送到用户手机，便于用户及时了解灌溉情况。
3. 工艺流程
风光互补扬水灌溉集成技术的原理图和示意图分别见图1和图2。
六、主要技术指标
1. 风叶长度：1.7m（标配）；
2. 太阳能电池板面积：3.0m2（标配）；
3. 平均有效扬水量：27.0 m3/天；
4. 平均有效节能3.7kW.h/天.台。
七、技术鉴定情况
该技术于 2011 年通过福建省教育厅科技成果鉴定，并获 2 项国家发明专利授权。
八、典型用户及投资效益
典型用户：福建省莆田市松岭生态农业发展有限公司生态茶园、福建省南安市桃源葡萄园等。
典型案例 1
案例名称：生态茶园的免电池风光互补扬水与控制技术示范项目
建设规模：9 台风光互补扬水设备，20 套作物调亏灌溉控制技术设备。建设条件：沿海山地风力资源充足，太阳辐射强。主要建设内容：该茶园的灌溉主要依靠降雨，由于福建季节性高温干旱的气候时常发生，导致在关键期茶园灌溉水经常不足，茶叶产量和品质屡屡受损。项目改造茶园扬水、蓄水和灌溉控制方式。利用免蓄电池的风光互补扬水技术设备进行扬水、利用作物灌溉控制器自动控制灌溉时间点与灌溉量。主要设备：免蓄电池的风光互补扬水设备和作物灌溉控制技术设备。项目总投资 38 万元，建设期为 1 个月。年减排量约31tCO2，每年可产生经济效益 500 万元，投资回收期约 2 年，碳减排成本为 730 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称：葡萄园风光互补扬水灌溉集成技术示范项目
建设规模：3 台风光互补扬水设备和 10 套调亏灌溉控制系统。建设条件：太阳辐射强，风力资源充足。主要建设内容：该葡萄园原来经过远距离电力布线，利用电动抽水机扬水到蓄水池蓄水，并需专人控制各分区的灌溉。采用该技术对扬水与分区灌溉控制方式进行改造，用太阳能和风能提供灌溉扬水及其控制所需的能源，不仅可节省电力布线和电动抽水的能耗，而且可完全避免因电线导致田间劳作触电的危险。主要设备：免蓄电池的风光互补扬水设备、调亏灌溉控制技术设备和自压管道。项目总投资 20 万元，建设期为 1 个月。年减排量约10tCO2，产生经济效益 300 万元，投资回收期约 2 年。碳减排成本为730 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
我国的丘陵山地分布着大量山地果茶园、草原牧场等小农场，这些农场一般远离村落，受距离等因素的制约，常常电力供应成本高，有的地方甚至电力线路难以企及。近年来各地大力发展地方特色现代农业，利用风能和太阳能的灌溉集成技术将可有效改变山地果茶园、草原牧场等以往靠天吃饭的被动格局，得到重视并推广应用。预计未来 5 年，预期推广比例将达到 10%，可形成年碳减排能力 20 万 tCO2。