随着传统能源的日益枯竭,现有能源结构及供给模式给全球经济发展带来了诸多挑战。面对这些问题,各国政府纷纷做出开发利用可再生能源、实施可持续发展的能源战略决策。在可再生能源中,太阳能以其分布广泛、清洁环保、可持续性强的优点,得到各国政府的青睐。充分利用太阳能资源进行提水灌溉是未来光伏利用的发展方向之一。本文基于太阳辐射强度日间变化的特点,结合黑龙江省建三江规模化稻区的实际情况,构建光伏提水灌溉系统控制面积模型及光伏提水灌溉系统成本/效益模型;提出光伏提水灌溉系统控制面积、溢出面积及光电互补条件下的系统最大控制面积三个概念。基于系统不同运行模式、不同情景方案对两个模型分别进行优化及模型参数敏感性分析。本文的主要研究内容和结论如下:1.研究评估了建三江区域太阳能资源评估结果表明,研究区适合开展光伏提水灌溉研究,并基于获得的太阳辐射资料,构建了日照分布函数模型,对研究区的逐日逐时太阳辐射数据进行了模拟。2.构建了光伏水泵提水效率模型结合光伏发电性能模型,剖析太阳能向水泵提水效能转换路径,分析光伏发电系统的输出功率与水泵的输出功率之间的关联,提出光伏水泵提水效率模型。3.构建光伏提水灌溉系统控制面积模型,并对相关参数进行敏感性分析。基于光伏提水灌溉系统PV发电性能模型和水泵提水效率模型,结合工程角度提出的水稻灌溉制度,构建光伏提水灌溉系统控制面积模型。针对构建的模型,对光伏系统功率进行优化计算。敏感性分析结果表明,受到水泵系统额定功率和额定转速的限制,太阳辐射强度、光伏板转换效率及光伏系统峰值功率并非越大系统效率就越高。4.提出光伏提水灌溉系统最大控制面积、溢出面积及光电互补模式下提水灌溉系统的最大控制面积三个概念。基于“一个因素+两种运行模式+三个情景方案”的理论分析框架,针对有公网覆盖地区开展的光伏提水灌溉系统,提出光伏提水灌溉系统最大控制面积、光伏提水灌溉系统溢出面积及光电互补提水灌溉系统最大控制面积三个概念,为各种模式组合下的模型优化奠定理论基础。5.根据光伏提水灌溉系统各组成部分影响因素的特性,构建光伏提水灌溉系统成本/效益模型,基于“一个方案、两个模式、三种情景”分析理论,以光电互补模式为研究核心,对各优化参数进行敏感性分析,探索光伏提水灌溉系统双效控制方法。工程现状经济评价结果显示,光伏系统发电并网效益对系统评价影响较大,在今后光伏提水灌溉系统的推广过程中,要适当考虑光伏系统发电并网效益。针对75%灌溉保证率条件下的各个模式组合模型,基于PSO算法,对构建光伏提水灌溉系统成本/效益模型进行优化。优化目标各有不同。第一种和第二种情景方案优化目标为效益最大,此时灌溉效益明显,各参数取其极值,经济效益最大;第三种情景方案优化目标为效益费用比值为1时各参数取值最优。基于构建的成本/效益模型,针对光电互补情景模式,对各优化参数进行敏感性分析。分析结果显示,光伏板价格参数随着价格下降,其边际效益逐渐增大;光伏发电并网电价不断增高,效益费用比值呈线性增长;公共电网电价参数在纯光伏提水灌溉系统运行模式下更为敏感。本研究取得的结论为在该地区推广光伏提水灌溉系统提供了理论支撑。