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光伏水泵系统技术拓展新能源应用的新领域

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  • 更新日期:2015-03-11 21:09
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详细介绍
本文将对光伏水泵系统基本架构、特征与光伏水泵系统的优化及光伏水泵逆变器性能特点作分析,并对光伏水泵系统应用典例作说明。

随着光伏系统技术的发展和创新。当今不少专业厂商人们都致力子全球光伏与水利系统研发与应用,而最为突出的的是$光伏水泵系统(又称光伏扬水系统),因为它们具有低碳、节能、环保的概念,也能明显提高缺水、少水地区人们的灌溉、环保与生活水平,故拥有了广阔的市场前景和巨大的社会价值。光伏水泵系统中省却蓄电储能装置,以蓄水替代蓄电,直接驱动水泵扬水,装置的可靠性高、功率大,同时大幅降低系统的建设和维护成本。光伏水泵系统主要应用在日常生活用水、农林业灌溉、沙漠治理、牲畜用水、村庄及城镇供水、污水处理工程及喷泉景观等领域范围。

值此本文将对光伏水泵系统基本架构、特征与光伏水泵系统的优化及光伏水泵逆变器性能特点作分析,并对光伏水泵系统应用典例作说明。

1 光伏水泵系统基本架构与特征

光伏水泵系统基本架构(见图1为光伏水泵系统构建示意图)主要有四个部分组成:光伏阵列、光伏水泵逆变器、三相交流水泵以及储水装置。

从图1看出,太阳电池阵列由多块太阳电池组件串并联而成,吸收日照辐射能量,将其转换为电能,为整个系统提供动力电源。光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节,将太阳电池阵列发出的直流电转换为交流电,驱动水泵,并根据日照强度的变化实时地调节输出频率,实现最大功率点跟踪。当日照强度较弱时,光伏水泵系统可以实现市电切换功能,市电充当光伏水泵系统的补充能量。水泵由三相交流电机驱动,从深井或江河湖泊等水源中提水,注入水箱或水池,或直接接入灌溉或喷泉等系统。离心泵、轴流泵、混流泵、深井泵等均可使用。

光伏水泵系统性能特点:利用绿色能源太阳能,节能、低碳、环保;适用各种三相交流水泵,应用领域广泛,相较于传统的交流水泵系统,系统维护成本极低,可全天候无人值守,并设定的全自动/手动运行模式;内置数据记录模块,可查询系统故障信息和历史运行信息;具有各种远程通信功能,可远程查看,控制系统的运行状态和运行模式;高防护等级的户外系统,适应各种应用环境,低安装成本;运行环境温度最高可达60摄氏度,运行环境温度范围广,完备的系统保护机制,系统使用寿命长;能匹配各种太阳能电池板,系统配置冗余度高,根据客户不同需求提供各种解决方案,如防盗,兼容,兼容市电输入等。

*光伏水泵系统方案分类

光伏水泵系统方案有潜水泵系统及地表泵系统二大类。从用途、水源、水泵工作条件及系统特点角度来看,这二类系统比较相同,为此仅对潜水泵系统作说明。
其一、潜水泵系统用途适用于生活用水、农林业灌溉、景观供水、远距离给水、清洁水循环增压、工业用水等;其二、潜水泵系统水源为江、河、湖、池塘等;其三、潜水泵系统的工作条件应是固体不溶物体积含量不超过单位体积的0.1%,粒度不大于0.2mm,周围环境温度不超过+40℃,相对湿度不超过95%;潜水深度范围:15—70m。

而该系统特点为:全天候无人值守,可设定的全自动/手动运行模式;具有各种远程通信功能,可远程查看、控制系统的运行状态和运行模式;是IP65防护等级的户外系统,适应各种应用环境,低安装成本;运行环境温度范围广,最高可达60摄氏度;具有完备的系统保护机制,延长系统的使用寿命,如自动打干,水泵短路、缺相保护等;可匹配各种太阳电池,系统配置冗余度高;又能根据客户不同需求提供各种解决方案,如防盗、兼容市电输入等;高标准的品质管理,系统使用寿命长达15年至20年;系统扬程可达到200米以上。

*光伏水泵系统的优化

光伏水泵系统设置的优化目标是在满足扬程和流量要求的前提下,尽可能减少太阳电池组件的使用量。根据日照强度的变化调节水泵转速,即日照达到峰值时水泵以额定转速运行,输出功率接近太阳电池阵列的最大功率(从图2所示光伏水泵系统优化的特性曲线上可知达1400W左右);当日照较弱时,水泵在低于额定转速的范围内以最大功率跟踪(MPPT)方式调速运行,当水泵转速低至流量为零时,系统停止工作。其图2为光伏水泵系统优化晴天条件下日运行的特性曲线。

因此,系统配置与传统的恒速运行方式有很大区别,需要根据扬程和流量的要求、当地的日照条件,进行优化设计。应根据以下三点要求进行优化设计:即确定最佳平均日运行时间和水泵调速范围;选择水泵的最佳扬程和额定功率;确定太阳电池组件的最大功率、最佳工作电压以及接线方式。

详细资料见:http://www.big-bit.com/uploadfile/2015/0311/20150311091201764.pdf
 

 
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