太阳能光伏提灌站水泵选型设计与应用

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32-光伏水泵系统的研究与应用

32-光伏水泵系统的研究与应用

第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文(光伏系统及工程)光伏水泵系统的研究与应用光伏水泵系统的研究与应用瞿晓丽1,马志保1,陈明1,吴磊1,吴海帝1(1.安徽颐和新能源科技股份有限公司 安徽 池州247000)摘要摘要::光伏水泵系统是太阳能光伏应用领域的一个重要分支,具有巨大的社会效益和经济效益。

本文介绍的光伏水泵系统输入电压范围宽,即加入BOOST 升压电路使系统适合配置不同规格的光伏电池板;系统采用最大功率跟踪技术,根据日照强度的变化,实时调节逆变单元输出的电压和频率来驱动交流水泵系统,以满足用户对系统扬程与流量的设计要求。

实验结果表明,系统运行稳定可靠。

关键词关键词::光伏水泵系统;光伏水泵逆变器;BOOST 升压电路;最大功率跟踪0 0 前言前言前言光伏水泵系统亦称太阳能光电水泵系统,基本原理是利用半导体太阳能电池组成的光伏阵列将太阳能直接转换为电能,然后通过光伏水泵逆变器驱动光伏水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水。

太阳能是一种取之不尽且清洁无污染的新能源,目前针对其应用的产品也越来越多地出现。

光伏水泵系统是利用新能源的一种重要形式,可以用于牧区、草原、边防哨所等缺电、无电地区,提供人畜饮用水以及草原、牧场或其它农作物的灌溉用水。

在发达国家,光伏水泵系统已逐步地被用作花园、别墅、草地及宿营地等的供水设施,成为文明时尚的产品。

1 1 系统的结构及组成系统的结构及组成系统的结构及组成光伏水泵系统主要由三部分组成:光伏阵列、光伏水泵逆变器以及光伏水泵。

光伏阵列吸收日照辐射能量,将其转化为电能,为整个系统提供动力电源。

光伏水泵逆变器将光伏阵列输出的直流电转换为交流电并驱动水泵,并根据日照强度的变化,实时地调节输出电压和频率,实现最大功率点跟踪,最大限度地利用太阳能。

图1 光伏水泵系统的结构2 2 光伏阵列的特性光伏阵列的特性光伏阵列的特性光伏阵列俗称太阳能电池板,它是光伏水泵系统的电源部分。

光伏灌溉系统的设计

光伏灌溉系统的设计
51
2014年 lO月
山 东 冶 金
第 36卷



流 量 ,Q
流 量 ,Q
图2 光伏水泵工作特性
2.2 光伏 水泵光伏 阵列 的 直 流 电转 换
交 流 电并驱 动 光 伏水 泵 工 作 的 主要 部 件 。光 伏 水
泵 逆变器 的 主 回路示 意 图如 图 3所示 。在 光伏灌 溉
在 光伏 灌溉 系统设 计 时 ,首 先要 确 定灌 溉用 水 每天 或每 小 时所需 要 的系 统流 量 ,以及 系统 所需 要 的工 作 扬 程 ,从 而 确 定所 需 要 的 光伏 水 泵 的 功率 。 当光 伏 水 泵 转速 一 定 时 ,流 量 与 扬程 、流量 与功 率 的关 系 ,如 图 2所示 。对 于小 功率光伏 灌溉 系统 ,尤 其 是 3 kW 以下 的 ,由 于 系统 输 入 直 流 电压 一 般 较 低 ,所 以多数采 用 220 V/50 Hz的交 流光伏 水泵 。若 功率 大 于 5 kW 的光伏 灌溉 系统 ,多建 议采 用 380 V/ 50 Hz的交 流光伏 水泵水 泵 。
光 伏 灌 溉 技 术 属 于 太 阳能光 伏 发 电利 用 的 前
收稿 日期 :2014—07—17 作者 简介 :王 晓东 ,男 ,1981年 生 ,2003年毕业 于 山东大学 控制科 学 与工程 专业 。现 为 山东省 冶金科 学研 究院瑞 宝光 伏发 电及新 能源 事业部 副部长 ,助理工程 师 ,从事 光伏逆变 器设计 ,太 阳能光 伏发 电系统设 计工作 。
2 光伏灌溉系统的设计
光 伏 灌 溉 系 统按 照水 泵 电机 类 型 可分 为直 流 系统 和交 流 系统 ,本 文介绍 利 用交 流水 泵 电机 的光 伏 灌 溉 系 统 。光伏 灌 溉 系 统一 般 由太 阳能光 伏 电 池 阵列 、光伏 水 泵 逆 变 器 、光 伏水 泵 及 输 水 管道 组 成 。光 伏 灌 溉 系统 利 用 太 阳能光 伏 电池 阵 列接 收 太 阳光 辐 射 能 量 ,将 其 转换 为直 流 电 能 ,通 过 光伏 水 泵逆 变 器 的交 直流 变 换 ,驱 动 光 伏 水泵 从 深 井 、 江 、河 、湖 等水 源地 提水 ,再通 过 输水 管道 将水 输送 到 目的地 ,以满 足灌 溉用 水需 求 。光 伏灌 溉 系统 的 基本组 成如 图 1所示 。

水泵选型计算

水泵选型计算

太阳能系统中水泵选型太阳能热水系统中选择水泵的时候遵循下列原则:①在太阳热水系统中,在满足扬程和流量要求的条件下,应选择功率较小的泵;②在强迫循环系统中,水温≥50℃时宜选用热水泵;③泵与传热工质应有很好的相容性;④水泵选择时,还要注意管径及电源选择(220V或380V)。

水泵的流量、扬程应根据给水系统所需的流量、压力确定。

由流量、扬程查水泵性能表(工作曲线)即可确定其型号。

根据水泵在系统中的作用,可分为集热循环泵,水箱间循环泵、补水泵、给水泵(或增压泵),管道循环泵。

因此水泵在系统中的作用主要有补水、循环、增压。

水泵工作曲线一、集热循环水泵:1、水泵流量的确定单位集热面积流量(小时流量)×集热面积;西藏、青海地区70~80l/㎡;其它地区一般为50l/㎡。

内蒙、新疆辐照较好地区可选60l/㎡。

2、水泵扬程的确定Hb≧H1+H2+H3H1—水箱最低点到集热器最高点的高差。

(若为负值,则为0)H2—管道沿程损失,一般区域若不超过6台,可计为经过一台集热器循环一周的管道+集热器管线总长度的3%。

H3-流出水头,一般为2~3米太阳集热系统流量确定之后针对具体的管路可以计算出该支路的沿程阻力损失和局部阻力损失,即管路压降。

在联集管系统中,若串联台数是6台单层集热器(辐照量一般的地区,流量为50l/㎡),管道管径按照标准配置,则热水系统的管道流阻可选择0.03米水柱/米管。

若串联台数变化,可根据下式进行测算: 管网的沿程水头损失m 式中:f h ∑——系统沿程损失合计,1i 、2i ……n i 、i ——各计算管段单位长度沿程水头损失,/kpa m 1l 、2l ……n l 、l ——各计算管段的管道长度,m单位长度水头损失1.854.87 1.85105j g i Cdq--=式中: i ——各计算管段单位长度沿程水头损失,/kpa mC ——海澄—维廉系数各种塑料管、内衬(涂)塑管C =140, 铜管、不锈钢管C =130, 衬水泥、树脂的铸铁管C =130, 普通钢管、铸铁管C =100,g q ——设计秒流量,3/msj d ——管道计算内径,m局部水头损失210.5m H V gξ-=式中:m H ——局部水头损失,mξ——局部阻力系数,v ——管道中流速,/m s (太阳能系统中一般选择为1米/秒)112233fn nhi l i l i l i l =+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅∑g ——重力加速度,2/m s由于在太阳能热水系统中,弯头、三通、球阀等配件数量甚多,对局部水头损失不逐个计算,而是按照系统沿程损失的30%近似计算。

光伏水泵系统设计与分析(课程汇报)

光伏水泵系统设计与分析(课程汇报)

类型:课程设计名称:光伏水泵系统设计与分析关键词:光伏水泵;异步电机;最大功率;PI控制器目录第1章前言 (4)1.1发展光伏水泵系统技术的意义......................... 错误!未定义书签。

1.2光伏水泵系统的基本原理及结构 (4)1.2.1光伏阵列 (5)1.2.2控制器 (6)1.2.3电机 (7)1.2.4水泵 (7)1.2.5我国光伏水泵的应用现状 (7)1.3本文的工作及创新点 (7)1.4本章总结 (8)第2章光泵系统的设计 (9)2.1需水量计算 (9)2.2光伏水泵分类....................................... 错误!未定义书签。

2.2.1直流光伏水泵................................. 错误!未定义书签。

2.2.2交流光伏水泵................................. 错误!未定义书签。

2.2 光水泵系统的工作原理.............................. 错误!未定义书签。

2.2.1光伏水泵系统结构图........................... 错误!未定义书签。

2.2.2变频器主电路及硬件构成 (9)2.2.3具有TMPPT能的变频器 (9)2.3光伏水泵系统变频逆变器 (10)2.3.1光伏水泵系统的行为特性 (11)2.3.2发展光伏水泵的若干有用数据 (12)2.4光伏水泵的现状及发展前景 (12)第3章水泵数学模型 (13)3.1泵类选择 (13)3.2离心水泵特性 (13)3.3轴流泵特性 (14)3.4混流泵特性 (14)3.5离网系统直流电压确定 (15)3.6光伏阵列总容量设计 (15)第4章光伏水泵在农业方面的应用 (16)4.1光伏水泵设计 (16)4.1.1光伏水泵的功率 (17)4.1.2光伏水泵最大功率点跟踪器 (17)4.1.3光伏mppt最大功率跟踪算法 (17)4.1.4光伏水泵的扬水系统 (18)4.2光伏水泵优缺点分析 (19)4.3光伏电源的优势 (19)4.4光伏逆变器的选型 (20)4.5蓄电池的容量计算及选型............................. 错误!未定义书签。

光伏泵水系统

光伏泵水系统

适用领域

适用于生活用水 农业灌溉、林业浇 灌 沙漠治理 草原畜牧 海岛供水 水处理工程 近年来,随着对新 能源利用的不断提 升,在市政工程、 城市广场、公园游 览、旅游胜地、宾 馆饭店以及住宅社 区的景观及喷水系 统中,得到了越来 越多的应用。
系统构成示意简图
多机系统优化示意简图
光伏泵水系统优势


可靠:光伏电源很少用到运动部件,尤其以其可靠性而备受 关注 安全无噪声,无其他公害,不产生任何液体、固体和气体等 有害物质,环保 安装维护简单,无需人工看守,运行成本低等 不耗化石能源和电能,太阳能随处都有,适用范围广,累计 时日,极大节约了成本 兼容性好,光伏能源可与其他能源配合使用,也可根据需要 使光伏系统方便扩容,多机并联扩容等 国际应用范围广,大量订单意向表明,此高技术产品的国际 市场前景令人十分鼓舞,太阳能利用为大势所趋
系统功能和特点



全自动运行,无需人工值守,节约劳力和人工成本 省掉蓄电池等高昂价格和维护困难的储能设备,以蓄水代替 蓄电,直接驱动水泵扬水 光伏泵水逆变器对系统的运行实施控制和调节,实现最大功 率定跟踪(MPPT),当日照不足时,自动降低运行频率,确 保太阳能电池电力的充分利用 洁净能源来源,节油节电节money 若要昼夜不停抽水或灌溉,有市电地区可配市电辅助功能, 作为后备方式为系统供电。 泵水逆变器主电路采用智能化功率模块,可靠性高,转换效 率高达98%
太阳能光伏自动泵水系统
概览
太阳能光伏自动泵水系统简介 适用领域 系统构成示意简图 多机系统优化示意简图 系统功能和特点 光伏泵水系统优势 系统选型参考列表 案例展示——缅甸总统农场灌溉详情 国内国际应用案例情况

211026785_太阳能光伏泵站在高效节水灌溉中的运用与分析

211026785_太阳能光伏泵站在高效节水灌溉中的运用与分析

Value Engineering———————————————————————作者简介:黄维(1988-),男,四川成都人,本科,主要从事水利工程设计方面的工作。

1项目概况项目区位于甘孜州,海拔3200~3300m ,为典型的高寒地区,该地区河流水资源丰沛,但灌面位于高山和高半山地带,水资源开发利用率低,部分地区灌溉水源从溪沟引水,但水量季节性变化大,无法满足灌溉需求。

依托当地丰富的光热资源,日照时间长,太阳辐射能量和空气透明度高,太阳辐射在大气中损耗较少的特点,建设太阳能光伏泵站为灌区提供水源保障,符合国家建设“资源节约型”和“环境友好型”的能源发展战略。

项目区灌溉面积510亩,田间采用高效节水灌溉的方式,新建太阳能泵站内容为:新建取水池1座,取水池内放置3台光伏潜水泵(2用1备),型号PVP C45-75-90,单台扬程75m ,单台流量90m 3/h ,单台功率45kW ;光伏阵列采用360W 单晶太阳能光伏板,共333块(含备用10块),总功率116.28kW ,光伏板占地面积1.71亩;新建提水主管线540m ,为PE 管,管径250mm ,压力等级1.60MPa ;光伏系统以蓄水替代蓄电,新建高位水池2座,单个有效容积500m 3。

2工程设计2.1高效节水灌溉流量计算项目区510亩均种植藏红花,根据项目区地形、投资、运行管理等方面比较,高效节水灌溉后期将采用低压管道灌溉的方式。

2.1.1灌溉制度该区域土壤为砂壤土,土层厚度30~60cm ,根据实地调查和测定,土壤干容重12.26kN/m 3,孔隙率45%,入渗率30mm/h 。

该区域以满足藏红花生长为依据,确定设计灌水定额。

式中:m —设计净灌水定额,单位为立方米每公顷(m 3/hm 2);γs —计划湿润层土壤干容重,单位为千牛每立方米(kN/m 3),土壤容重取值12.26kN/m 3,田间持水量30%;h —计划土壤湿润层深度(m ),取值0.45m ;β1—土壤适宜含水量(体积含水量)上限,取田间持水量0.90;β2—土壤适宜含水量(体积含水量)下限,取田间持水量0.75。

太阳能光伏提灌站建设方案设计

太阳能光伏提灌站建设方案设计

第四章建设方案一、建设目标通过实施太阳能光伏提灌站建设,能解决我县**镇和**镇两乡镇1200头大牲畜饮水困难,新增灌溉面积0.23万亩。

项目区抗御自然灾害的能力明显增强,一般干旱年保证生产用水,干旱年基本保证生产用水水源,粮食少减产,群众生活水平有较大提高,农业生产条件有较大改善,促进地方经济发展和生态环境改善。

二、主要建设内容及布局我县拟建项目主要有三个,分别是**镇**村2社太阳能提灌站、**镇**村12社太阳能提灌站、**镇**村2社太阳能提灌站。

主要建筑物有进水池、泵井、泵房、出水池等。

附属建筑设施有镇墩、支墩、管沟开挖回填等。

具体参数详见下表。

**县拟建太阳能光伏提灌站主要参数明细三、工程设计(一)设计依据《泵站设计规范》 GB/T 50265-2010《泵站技术规范》 SD204-86《泵站安装及验收规范》 SL317-2004《给排水工程构筑物设计规范》 GB50069-2002《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-92及其他相关规范:《**省农村机电提灌管理条例》、《中国地震动参数区划图》、《**省农村机电灌溉项目管理办法》等。

(二)工程设计1、流量计算灌溉需水量根据公式Q=(m*w)/(t*T*η)进行计算,灌水定额确定为60m3/亩。

机泵每天运行时间按22小时计,水利用系数按80%计。

经计算,各提灌站流量参数如下表:2、管径计算本项目出水管管材均采用钢管。

按给排水设计规范要求,生产生活用水给水管道内的水流速度不宜大于2.5m/s,据此按如下公式计算主管管径:D=[4q/(3600*3.14*V)]0.5根据各座提灌站计算结果,并综合考虑管路距离、管路损失、经济效益等因素,查管材产品目录最终确定相应主管规格。

选定主管规格见附表。

提灌站工程参数表3、总扬程计算根据以上基本资料,沿程损失h f采用公式h f=(λ*L*v2)/(d*n)进行计算。

局部损失h j按沿程水头损失的15%计算,即h j=0.15*h f总扬程计算:H=H0+h f+h j。

光伏水泵系统设计与应用

光伏水泵系统设计与应用

光伏水泵系统设计与应用1.1光伏水泵概述当今,随着常规能源如石油、煤炭等消耗量的大规模增加,日益恶化的生态环境迫使世各国开始积极寻找一条新的可持续发展的能源之路。

太阳能、风能、地热能等清洁能源已逐渐受到了人类的重视,而这其中,太阳能无疑处于最突出的地位。

现在,在我国大西北、西藏和内蒙古等远离电网的偏远地区,很多人喝不到干净的饮用水,而这些地区同时又是太阳能资源非常丰富的地区,因此,在这些地区发展光伏水泵技术具有明显的社会效益和经济效益。

光伏水泵系统的基本原理是利用太阳电池将太阳能直接转换为电能,然后驱动各类电动机带动水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水。

它具有无噪声、全自动、高可靠、供水量与蒸发量适配性好等许多优点。

联合国计划开发署、世界银行、亚太经社会等国际组织都先后充分肯定了它的先进性与合理性。

目前在这些国际组织的支持下,全世界已有数万台不同规格的光伏水泵在不同地区和国家运行,特别是在亚、非、拉及中东等发展中国家,已为许多贫困地区的人民带来相当可观的经济效益,加速这些地区的发展步伐。

光伏水泵的重要特点是负载的季节性与太阳辐射强度一致。

就是说,太阳辐射越强,地面的蒸发量大,此时光伏水泵的抽水量也大;反之,如果遇到阴雨天,太阳辐射越弱,地面的蒸发量小,此时植物也不需要灌溉了。

光伏扬水生态环境试验站采用的灌溉模式,沙漠的水是非常宝贵的,且来之不易,显然常规漫灌方式不可取,必须选择高效节水灌溉,把用水和作物种植紧密联系起来。

由于光伏泵是中午出水量最大,如中午不用水,势必采用蓄能装置将中午发的电储存起来,供早晚抽水用,这就必然加大投资、运行、维护费用。

不能充分发挥光伏水泵的独特优点。

为此采用一种新的灌溉模式:一、改滴灌为渗灌,二、改早晚灌为日出而灌。

渗灌相对于滴灌更节水。

主要是避免了表层土壤吸水和大的蒸发,且地表不结壳,增加了透气性,一般可节水20~30%。

这种灌溉模式从根本上避免了中午地表温度高、蒸发量大影响作物生长,从而改变了中午不能浇水这一传统模式。

提灌站在农业生产生活用水构成及应用

提灌站在农业生产生活用水构成及应用

太阳能提灌站的构成及其应用提灌站在农业生产生活用水中起着重要的作用。

在电力缺乏地区,由于无法架设低压线路或架设低压线路较为困难,不能采用电力提灌站;若采用燃油机组,则成本较高,费用昂贵。

这些制约因素严重影响当地居民的生产生活用水。

太阳能提灌站是新能源技术发展的一种有效探索,可有效解决电力缺乏地区人畜饮水困难及灌溉用水不足的问题。

太阳能提灌站主要由太阳能发电系统及提灌系统组成。

太阳能提灌站通过太阳能光伏阵列、通用变频器、光伏控制器将太阳能转换为电能,为水泵机组提供动力,将水抽到灌区,对农作物进行灌溉。

随着太阳能电池板转换效率的提高和高效水泵的不断研制。

太阳能提灌站的发展前景将十分广阔。

1太阳能提灌站构成太阳能提灌站主要由太阳能发电系统及提灌系统组成.如图1所示。

1.1太阳能发电系统太阳能发电系统主要由太阳能光伏阵列、通用变频器、光伏控制器组成。

一是太阳能光伏阵列。

太阳能光伏阵列由许多太阳能电池串并联构成,直接把太阳能转换为直流电。

目前,太阳能电池大都为硅太阳能电池,包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳能电池。

太阳能电池的伏安特性曲线具有强烈的非线性,其最大输出功率就是其额定功率。

二是通用变频器。

太阳能光伏阵列的输出伏安特性曲线具有强烈的非线性.而且和太阳能辐射强度、环境、温度、阴雨、雾等气象条件有密切关系[2]。

工作点会随之偏离。

要使光伏水基金项目四川省科技支撑计划项目(2012FZ0022)。

作者简介阮红丽(1983一),女,河南唐河人,硕士,助理工程师,从事农田水利工程技术研究和工程规划设计工作。

泵系统工作在理想工况,而且对任何日照,都要发挥在当前日照下光伏阵列输出功率的最大潜力,需要对电池的最大功率点进行跟踪和调节.通过变频器变频变压改变发电系统的输出功率,使电源和负载之间达到和谐、高效、稳定的工作状态。

通用变频器将太阳能光伏阵列输出的直流电转换为交流电,为水泵机组提供动力。

三是光伏控制器。

光伏控制器具备远传数据通讯接口[3]。

光伏水泵系统选用配置表

光伏水泵系统选用配置表

光伏水泵系统选用配置表
注:1、光伏水泵系统选用时主要考虑扬程和提水量,先在本表中选定扬程,如果选定杨程的配置不满足提水量时,再根据提水量的实际要求在本表中线性修正电机功率。

例1:需要扬程为20米,提水量每天需要100吨,从表中看出20米扬程对应1.5KW的电机,每天可提水28吨,100吨/28吨=3.57,修正系数为3.57,3.57*1.5KW=5.36KW,就可按所选产品中最靠近5.36KW的电机来选型,太阳板功率按待定电机功率的1.4倍配置。

2、不同的电机厂家所列的扬程及最大扬程流量不尽相同,如果电机参数差异较大时,我们另行设计。

3、光伏水泵对电机为变频驱动,请选择电机时选择能用于变频驱动的电机。

4、系统造价12元/W(按太阳板功率计价,系统造价包含太阳板、光伏水泵控制逆变器、光伏板支架、支架基础、电缆、安装辅料、人工费,不含水泵、管道、机房、水池等的造价)。

农村太阳能灌溉系统设计与优化

农村太阳能灌溉系统设计与优化

农村太阳能灌溉系统设计与优化农村太阳能灌溉系统设计与优化一、引言水深灌溉是现代农业生产中常用的一种灌溉方式,然而传统的水泵灌溉系统需要大量的电能支持,使得农村地区的灌溉成本较高。

而太阳能作为一种清洁且可再生的能源,其利用已经广泛应用于农村地区的生产生活中。

因此,设计一套农村太阳能灌溉系统可以有效降低农民的耗能成本,提高灌溉效果与农田利用率,具有很大的实际意义。

二、系统设计农村太阳能灌溉系统主要由太阳能光伏电池板、储能装置、太阳能泵、灌溉装置等部分组成。

1. 光伏电池板光伏电池板是太阳能灌溉系统的核心部分,其工作原理是将太阳能转换为电能。

在设计过程中,需要充分考虑农村地区的自然环境和使用习惯,选择适合的电池板类型以及安装方式。

通常情况下,采用多晶硅或单晶硅太阳能电池板能够更好地适应复杂的天气条件,同时使用支架安装方式可以保证电池板的稳定性和高效工作。

2. 储能装置储能装置主要用于储存通过光伏电池板获取的电能,并在夜晚或阴天时继续为太阳能泵供电。

目前常用的储能装置有铅酸蓄电池、锂离子电池等。

在设计时,需要根据实际需求和可行性选择合适的储能装置,并对其进行适当的安装和维护。

3. 太阳能泵太阳能泵是农村太阳能灌溉系统的核心设备,其作用是将电能转换为机械能,推动水流灌溉农田。

太阳能泵的选择应根据农田的面积、土壤类型、水源条件等因素进行精确定位,并结合实际情况进行最佳匹配。

通常情况下,直流无刷电动泵和离心式太阳能泵是常用的两种太阳能泵型号,其根据不同的工作要求提供了多种规格和功率供选择。

4. 灌溉装置灌溉装置是农村太阳能灌溉系统的末端设备,其功能是根据实际情况提供合适的灌溉方式,包括滴灌、喷灌、喷雾灌、渗灌等。

在选择和安装灌溉装置时,需要考虑农田的土壤状况、农作物的需水量、水源的流量和压力等因素,使得灌溉装置能够高效地运行。

三、系统优化为了实现农村太阳能灌溉系统的高效运行,可以从以下几个方面进行优化:1. 系统调整根据农田的实际需水量和太阳能电池板每天的最大输出功率,合理安排太阳能灌溉系统的工作时间和工作模式。

光伏水泵系统设计

光伏水泵系统设计

毕业设计(论文)题目光伏水泵系统设计摘要地球环境由于燃烧大量矿物能源已经产生了明显的变化,人类的生存环境正在逐渐恶化。

减少传统能源的消耗、减少温室气体的排放和保护环境已经迫在眉睫。

太阳能是一种无污染、有极强的经济性的新能源。

由于太阳能能有效的解决资源和环境问题,其应用和普及越来越受到人们的重视。

光伏水泵技术是太阳能技术的一部分,由于其清洁无污染,不消耗燃料的特点,在人民生活供水和干旱地区农田灌溉方面有广阔的应用前景。

光伏水泵系统是直接利用太阳电池光生伏特效应发电,通过光伏阵列、控制器、电机、水泵等控制及执行环节来提水的系统。

本文论文的主要工作如下:(1) 了解光伏发电的基本原理,分析光伏水泵系统的原理与特性(2) 对光伏阵列进行建模与分析(3) 对最大功率跟踪方法进行详细的叙述,判断其优缺点,并利用MATLAB进行建模与仿真(4) 对光伏水泵系统进行分析和选型(5) 研究无刷直流电机的PWM控制、预定位起动方式。

关键词:光伏水泵系统最大功率跟踪无刷直流电机脉冲宽度调制(PWM)The design of solar Photovoltaic pump systemAbstractDue to the burning of fossil energy,the earth's environment has produced significant changes. The environment of human being is gradually deteriorated. Reducing tradition energy consumption,greenhouse gas emissions and protecting the environment have been imminent.Solar energy is a kind of new energy which has characteristic of no pollution and economy. Because of solar power can effectively solve the problem of resources and environment,people more and more get the attention of their application and popularize.Photovoltaic pump technology is a part of the solar technology.Owing to the feature of no pollution and no fuel consumption. Solar photovoltaic pump system has broad application prospects in the field of people's life for irrigation water and dry areas.The photovoltaic pump system uses photovoltaic panels which produce electricity directly from sunlight using silicon ceil and drive the pump through a series of new technologies such as photovoltaic array,control units,electronics,motors and different modern devices to bring up the water. This topic research of photovoltaic pump system drove by Brushless Direct Current Motor (BLDC).The main content in this paper is:(1)Learning the basic principles of photovoltaic energy generation. Analys- ing the principles and the characteristics of photovoltaic pump system.(2) Modeling and analysing the characteristics for photovoltaic array.(3) Accounting of the maximum power point tracking in detail and judging their's advantages and disadvantages .Using MATLAB software to modeling and simulation.(4) Analysis and selection the photovoltaic water pump system(5) Studying the brushless dc motor PWM control and Pre-setting startingThe key words Photovoltaic pump system maximum power point tracking Brushless Direct Current Motor Pulse Width Modulation(PWM)目录第一章绪论 (1)1.1 太阳能光伏发电发展现状 (1)1.2 光伏水泵系统的概况 (1)1.3 本论文的主要研究内容 (2)第二章光伏水泵系统的原理 (3)2.1 光伏水泵各组成部件 (3)2.2 太阳能电池阵列 (4)2.2.1 太阳电池分类 (4)2.2.2 太阳电池工作原理 (5)2.2.3 太阳电池的等效电路 (5)2.2.4 太阳电池的特性曲线 (6)2.2.5 太阳能电池的输出特性 (6)2.3 光伏水泵系统的最大功率跟踪控制(MPPT) (8)2.3.1 阵列的构成和搭建 (9)2.3.2 最大功率跟踪的意义及其实现方法 (10)2.4 光伏水泵系统电机研究 (12)2.4.1 电机的选择 (12)2.4.2 无刷直流电机结构 (13)2.5 光伏水泵 (13)2.5.1 光伏水泵的构成 (13)2.5.2 光伏水泵系统的配置估算 (16)2.6 光伏水泵系统的选型 (17)2.6.1 光伏水泵系统特点 (18)2.6.2 系统设计方案及报价 (19)2.6.3 设备选型 (19)第三章太阳能光伏水泵系统的控制 (24)3.1 光伏阵列控制的硬件电路 (24)3.2 无刷直流电机控制策略 (27)3.2.1 无位置传感器的无刷直流电机的转子位置检测 (27)3.2.2 无位置传感器的无刷直流电机的起动 (28)3.2.3 无刷直流电机的 PWM 控制策略 (28)第四章光伏水泵系统的仿真 (31)4.1 太阳能光伏阵列的仿真 (31)4.2 基于扰动观察法的光伏阵列仿真 (33)第五章结束语与展望 (36)5.1 总结及有待完善的问题 (36)5.2 对未来的展望 (36)参考文献: (37)致谢 (39)第一章绪论21世纪以来,能源与环境已经成为了人类面临的两大难题。

太阳能光伏灌溉系统研究

太阳能光伏灌溉系统研究

太阳能光伏灌溉系统研究太阳能光伏灌溉系统是利用太阳能电池板产生的电能驱动水泵将地下水泵送到灌溉地,从而达到节省能源、降低成本的目的。

近年来,太阳能光伏灌溉系统在农业生产中得到了广泛的应用,已经成为了提高农业生产效率的一项重要技术。

太阳能光伏灌溉系统的组成太阳能光伏灌溉系统由太阳能电池板、控制器、水泵和电源系统组成。

太阳能电池板是系统的核心零部件,能够将太阳能转化为电能储存在电池中,以供水泵工作。

控制器负责监控太阳能电池板和电池的状态,确保系统正常运行。

水泵是太阳能光伏灌溉系统的重要组成部分,在控制器的指令下,将电池储存的电量转化为机械能,推动水流达到灌溉土地的目的。

电源系统则是太阳能光伏灌溉系统的支撑系统,通过控制整个系统的电流和电压,确保系统的稳定运行。

太阳能光伏灌溉系统的优点相比传统的灌溉系统,太阳能光伏灌溉系统具有以下优点:1.节能、环保。

太阳能光伏灌溉系统不需要外部能源,只需要利用自然资源太阳能就能为农业生产提供动力,减少有害物质排放,符合绿色环保理念。

2.降低成本。

太阳能光伏灌溉系统的整体成本不高,而且在长期使用中能够降低灌溉成本,并大幅减少因能源价格上涨带来的经济压力。

3.灵活性强。

太阳能光伏灌溉系统可以根据需要灵活调整工作时间和运行速度,也可以通过更换水泵来适应不同的灌溉要求。

4.促进农村经济发展。

太阳能光伏灌溉系统的运行不需要电力或燃料,可以减少农民生产成本,提高农民收益,促进农村经济发展。

太阳能光伏灌溉系统的应用目前,太阳能光伏灌溉系统已经在全球各地的土地上得到广泛应用。

在中国,太阳能光伏灌溉系统已经成为农村地区灌溉的主流技术之一。

典型的应用场景包括种植蔬菜、水果、水稻、麦子等作物。

使用太阳能光伏灌溉系统可以实现增产、节约能源、降低成本等目的。

同时,还能够降低土地上化肥、农药等有害物质的使用量,有益于维护良好的生态环境。

太阳能光伏灌溉系统的发展趋势随着科技的不断进步,太阳能光伏灌溉系统的技术不断升级,目前已经有了更高效、更节能的产品。

光伏水泵系统设计

光伏水泵系统设计
3.2 光伏水泵最大功率点跟踪(MPPT)设计
3.2.1 常规恒定电压跟踪(CVT)方式的特点与不足
CVT方式可以近似获得太阳电池的最大功率输出,软件上处理比较简单。但实际上日照强度和温度是时刻变化的,尤其是在西部地区,同一天中的不同时段,温度和日照强度变化都相当大,这些都会引起太阳电池阵列最大功率点电压的偏移,其中尤以温度的变化影响最大。在这种情况下,采用CVT方式就不能很好地跟踪最大点。
2.3光伏水泵的意义
21世纪中国经济建设的战略重点将移向大西北,不仅矿产等原材料和煤、石油、天然气等能源生产基地将移向西北地区,农业、牧业也将把西北地区作为俦发展地区。
西北地区大部分是我国的边远地区和少数民族聚居地区。由于自然条件差,历史上汉族与少数民族之间的不平等,西北地区的社会发展一直落后于东部地区,加快发展西北地区的经济,消除贫困,对于稳定和平衡发展具有重要意义。
3.1.3 DC/DC升压电路简述
对于中小功率的光伏水泵来说,光伏阵列电压大都是低压(24v、36v、48V),对于升压主电路的选择,人们一般选择推挽电路,因为推挽电路变压器原边工作电压就是直流侧输入电压,同时驱动不需隔离,因此比较适合输入电压较低的场合。但是偏磁问题是制约其应用的一大不利因素,功率管的参数差异和变压器的绕制工艺都有可能使推挽电路工作在一种不稳定状态。基于诸多因素的考虑,本系统采用了结构新颖的推挽正激电路,此电路拓扑不仅克服了偏磁问题,而且闭环控制也比较容易(二阶系统)。
(3)光伏水泵的设计方案,包括日照数据处理、光伏组件的特性分析计算、电流电压的大小确定等。
在设计一个光伏水泵系统时有两个很重要的原则,一是选用最合适的系统配件,二是系统配件间达到最佳匹配。
【关键词】光伏水泵;性能参数;扬程

光伏水泵系统选用配置表

光伏水泵系统选用配置表

光伏水泵系统选用配置表
注:1、光伏水泵系统选用时主要考虑扬程和提水量,先在本表中选定扬程,如果选定杨程的配置不满足提水量时,再根据提水量的实际要求在本表中线性修正电机功率。

例1:需要扬程为20米,提水量每天需要100吨,从表中看出20米扬程对应1.5KW的电机,每天可提水28吨,100吨/28吨=3.57,修正系数为3.57,3.57*1.5KW=5.36KW,就可按所选产品中最靠近5.36KW的电机来选型,太阳板功率按待定电机功率的1.4倍配置。

2、不同的电机厂家所列的扬程及最大扬程流量不尽相同,如果电机参数差异较大时,我们另行设计。

3、光伏水泵对电机为变频驱动,请选择电机时选择能用于变频驱动的电机。

4、系统造价12元/W(按太阳板功率计价,系统造价包含太阳板、光伏水泵控制逆变器、光伏板支架、支架基础、电缆、安装辅料、人工费,不含水泵、管道、机房、水池等的造价)。

光伏水泵方案

光伏水泵方案

一、太阳能光伏交流水泵系统简介交流光伏水泵系统是接将太阳电池组件发出的直流电输入水泵逆变器进而驱动专用通用的交流水泵抽水的系统。

1.1 交流光伏水泵系统组成交流光伏水泵系统由太阳电池组件、水泵逆变器以及通用交流水泵组成,其示意图如下图所示。

交流光伏水泵系统组成示意图1.2 交流光伏水泵优缺点优点:适用性强:交流系列水泵可以抽污水也可以抽清水,耐酸性也强;易于选型配套:交流系列水泵是通用标准型产品、容易选型、配套;可靠性好:交流水泵过载能力强、使用寿命长;可控性好:可以采用现在流行的变频技术进行调速,更好的保护水泵和最大程度利用太阳电池组件抽水。

缺点:效率较直流水泵系统低:因为它经过一次DC-AC的转换,不可避免的存在一些损耗;二、主要设备介绍2.1 设备介绍1)光伏水泵逆变器产品特点:本公司自主研发、外协生产,经多次试验运行稳定可靠。

VI最大功率点跟踪(MPPT)算法,响应速度快,运行稳定性好,解决了传统MPPT方法在日照强度快速变化时跟踪效果差、运行不稳定甚至造成水锤危害的问题。

采用新型变频技术,保证水泵在日照较差的情况下也可工作,最大限度利用太阳电池阵列功率。

全数字式控制,具备全自动运行、数据存储以及完善的保护功能,完全可以做到无人值守。

基于开发环保型和经济型光伏产品的设计理念,以蓄水替代蓄电,无蓄电池装置,直接驱动水泵扬水,装置的可靠性高,同时大幅降低的建设和维护成本。

主电路采用智能功率模块,可靠性高,转换效率达96%。

可选配上下水位检测与控制电路产品图片:JNPB-3700光伏水泵逆变器图片技术参数:我公司自主研发的光伏水泵逆变器技术参数见下表:光伏水泵逆变器技术参数表三、太阳能光伏水泵系统方案3.1 系统设计依据3.2 系统配置及参考价格表1 1A系统配置表表3 2A系统配置表3.3系统简介多机系统是指系统中有多台水泵,可以采用单台大功率逆变器驱动多台水泵,也可采用多台功率相匹配的逆变器。

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潜 水 泵 常 用 安 装 方 式 主 要 有 3种 :

够 扬程 的前提 下通 过流 量的变 化来 适应 输 入功 率的变 化 ;该类 水泵的 主要缺 点
是 吸 程 不 大 、泵 型 少 选 型 受 限 、对 水 源 清 洁 度 要 求 较 高 ,工 作 时 震 动 及 噪 声 较
在一定 程度下 降 ( 即允许水 泵运行 频率 在 一定 程度 降低 ) 。通过 这 几种 运行 方
式 。可 以 让 水 泵 机 组 最 大 程 度 上 适 应 因
光 照 强 度 变 化 而 引 起 的 输 入 功率 变 化 。
3 提灌站水泵机组安装 方式 的选择
3 . 1 潜 水 泵 目前 的 常 用 安 装 方 式
文章编号 :2 0 9 5 — 3 6 1 5( 2 0 1 5 )0 5 — 0 0 4 7 — 0 2
, : ¨ ¨: : { ¨
1 概Байду номын сангаас述
式如下 。
大 功 率 泵 :P V P C 1 8 . 5 — 1 5 6 — 2 8
达 州市达 州 区亭子 镇魏家 洞太 阳能 提 灌 站 位 于 四 川 省 达 州 市 达 川 区亭 子 镇 ,其 灌 区覆 盖 亭 子 镇 青 云 村 和 大 风 乡 明 江 村 的 7个 社 , 控 灌 面 积 8 3 . 3 3 h m , 受 益农户 5 8 0 户 ,人 口 1 8 3 0 人 。该 站 设 计 要 求 净扬 程 为 H = 1 0 2 . 5 T I I , 流 量 为 Q = 5 o I 1 1 / h 。
, _ 农业工程
太 阳 能 光 伏 提 灌 站 水 泵 选 型 设 计 与 应 用
口肖 波

摘要

本文通过对 达州市达川 区亭子镇魏 家洞 太阳能提 灌站机组 选型与安装方式 的探 究 ,介绍 了 目 前太
阳能提灌站 常用的二类 水泵及 优缺点 ,分析 了离心式光伏 水泵和容积式光伏 水泵在具体 工程环境 中的特点和
泵安 装于江 中取水 ,采 用直接 输送到 出
水 口 的 提 水 方 式 。 因 该 方 式 主 泵 为 离 心 泵 , 对 光 照 强 度 变 化 的 适 应 性 较 低 ,故 对水泵型号及台数选择有一定难度 。 综 上 所 述 , 由 于 选 定 的 建 站 处 附 近 有 不 少 民 居 ,容 积 泵 工 作 时 产 生 的 巨 大 震 动 和 噪 声 对 周 边 居 民 的 生 活 影 响 较
安 装 方 式 ,确 定 了本 项 目的水 泵 型 式 和 安装 方 式 。
关键词 :太 阳能提 灌;水 泵;选 型
中图分类号 :¥ 2 7 5 . 1
“ “ , ¨ ¨ … … ¨ Ⅲ : m j
文献标识码 :B
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综 合 对 比 多 种 型 号 的 离 心 式 光 伏 潜
水 泵 后 。考 虑 到 尽 量 利 用 太 阳 光 照 、 运
将潜水 泵用滑 撬下放 至钢简 底部 ( 保证
大 ,故最终选择了方式 2 。经流量 、扬程
及 管 损 的 综 合 计 算 ,要 满 足 设 计 所 需 的
流 量 和 扬 程 ,考 虑 到 阳 光 变 化 对 流 量 和
是 在 水 源 处 建 进 水 池 ,将 潜 水 泵 直 接
安 装 在 进 水 池 内 取 水 ;二 是 采 用 真 空 集 成 装 置 ,潜 水 泵 安 装 在 该 装 置 内 ,而 该
装 置 既 可 安 装 于 进 水 池 内 , 也 可 安 装 在
大 。 二 是 离 心 式 光 伏 水 泵 ,其 流 量 、扬 程 及 单 机 功 率 覆 盖 范 围 较 大 , 选 型 容
易 ;对 水 源 清 洁 度 要 求 较 容 积 光 伏 泵 宽
扬 程 的 影 响 , 提 高 了泵 参 数 的 富 裕 量 , 该 站 水 泵 机 组 应 达 到 的 流 量 、 扬 程 性 能
参 数 为 :Q = 5 0m 。H = 1 3 4I T I 。
距水源不远 且高差不大于 4 m的 岸 坡
处 ;三 是 在 取 水 处 倾 斜 设 置 引 水 钢 筒 ,
松 很 多 ,工 作 时 的 震 动 及 噪 声 也 远 较 容 积 式 光 伏 泵 低 ;此 类 泵 在 光 伏 应 用 上 的 主 要 缺 点是 对 光 照强 度变 化 较为 敏 感 ,
而 管 损 也 降 低 ,可 以 允 许 水 泵 工 作 扬 程
2 提 灌泵站水泵机组类型的选型设计 2 . 1 太阳能提灌站常用机组类型及特 点
太 阳能提灌泵站的常用水泵主要有 2 类 : 一 是 容 积 式 光 伏 泵 ,其 流 量 较 小 、 扬 程 较 大 且 单 机 功 率 不 大 ,能 随 着 光 照 强 度 的 变 化 调 整 其 运 行 频 率 。在 保 证 足
方式 1 :小 扬 程 离 心 式 潜 水 泵 安 装 于 江 中 取 水 ,采 用 输 水 至 泵 房 ,再 由 泵 房 内 的 容 积 式 光 伏 泵 接 力 输 送 到 出 水 口的 提 水 方 式 。 因 该 方 式 主 泵 为 容 积 泵 .对 光 照 强 度 变 化 的 适 应 性 较 强 , 故 选 型 难 度较低 。
方式 2 :选 择 扬 程 足够 的 离 心 式 潜 水
( 选用点参数 Q = 3 4 m / h, H= 1 3 5 m,
n = 2 9 0 0 r / mi n,P =1 8 . 5 k W )
光 照 强 度 好 时 。二 泵 并 联 同 时 全 速 运 行 ;光 照 强 度 一 般 时 ,大 功 率 泵 单 泵 全 速 运 行 ; 光 照 强 度 较 差 时 ,小 功 率 泵 单 泵 全 速 运 行 。单 泵 运 行 时 因 流 量 变 小
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