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太陽能光伏水泵的組成、運作

太陽能光伏水泵亦稱光伏水泵。即利用光伏陣列發(fā)出的電力來驅(qū)動水泵工作的光伏揚水系統(tǒng)。整個系統(tǒng)主要由光伏陣列、太陽能揚水逆變器、水泵組成。它是近若干年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上陽光豐富地區(qū)，尤其是缺電無電的邊遠(yuǎn)地區(qū)z具吸引力的供水方式。

一、系統(tǒng)組成：

1、光伏陣列：亦稱太陽能電池組件，主要是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能，給負(fù)載水泵電機(jī)提供工作電力。

2、太陽能揚水逆變器或控制器：對太陽能水泵的運行實施控制和調(diào)節(jié)，用太陽能陣列發(fā)出的電能驅(qū)動水泵，并根據(jù)日照強(qiáng)度的變化，即時地調(diào)節(jié)輸出頻率，使輸出功率接近太陽電池陣列的z大功率。

3、水泵：通常把提升液體、輸送液體或使液體增加壓力，即把原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w能量，從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。

二、運作過程:

利用太陽電池發(fā)出的電力，通過z大功率點跟蹤以及變換、控制等裝置驅(qū)動直流、永磁、無刷、無位置傳感器、定轉(zhuǎn)子雙塑封電機(jī)或異步電機(jī)或高速開關(guān)磁阻電機(jī)帶動水泵，將水從地表深處提至地面供農(nóng)田灌溉或人畜飲用。農(nóng)業(yè)灌溉光伏水泵系統(tǒng)

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聚能新能源光伏水泵系統(tǒng)成功應(yīng)用于西藏高原

2017年09月18日，位于世界屋脊西藏那曲巴青縣拉西鎮(zhèn)、雅安鎮(zhèn)等三個村鎮(zhèn)的首批光伏提水工程項目竣工，并正式投入運營。該項目成功地利用西藏地區(qū)豐富的太陽能資源來驅(qū)動水泵，將清澈的地下水源源不斷地提送到地面上來，大大緩解了當(dāng)?shù)匾蚬╇姴蛔愣鴮?dǎo)致人畜無法飲用到干凈水源的困境。這也是西藏那曲地區(qū)巴青縣光伏提水示范工程。

該項目工程由合肥聚能新能源科技有限公司承建，項目建設(shè)地平均海拔4500—5000米，高寒缺氧，空氣稀薄，聚能新能源采用先進(jìn)的光伏揚水技術(shù)，開發(fā)利用當(dāng)?shù)亓己玫奶柲苜Y源直接驅(qū)動水泵進(jìn)行不間斷抽水和蓄水。

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光伏水泵能解決長期干旱的問題嗎

一直是困擾我國農(nóng)牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的一道技術(shù)性難題。而光伏水泵系統(tǒng)是近年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，它利用太陽能電池發(fā)出的電力，通過驅(qū)動電機(jī)帶動水泵，將水從地表深處提至地面，供人畜飲用和農(nóng)林灌溉。

光伏水泵系統(tǒng)是國家“十五”科技攻關(guān)項目新能源應(yīng)用技術(shù)之一，光伏水泵廠家生產(chǎn)的光伏水泵已制造出功率從0.1千瓦——3千瓦系列產(chǎn)品，可在z小直徑4英寸井中以及各種湖、塘、河等水源中取水，能滿足邊遠(yuǎn)無電缺電地區(qū)提水供水、中小型機(jī)電排灌、節(jié)水灌溉滴灌、治理沙化土地、大型農(nóng)場牲口飲水及牧場灌溉。

長期以來，如何在能源層面解決山區(qū)、旱區(qū)、草原牧場、荒漠化地區(qū)的提水供水，一直是困擾我國農(nóng)牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的一道技術(shù)性難題。而光伏水泵系統(tǒng)是近年來迅速發(fā)展起來的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，它利用太陽能電池發(fā)出的電力，通過驅(qū)動電機(jī)帶動水泵，將水從地表深處提至地面，供人畜飲用和農(nóng)林灌溉。

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光伏水泵系統(tǒng)功能介紹

太陽能水泵亦稱光伏揚水系統(tǒng)，主要由光伏揚水逆變器、交流水泵和太陽能電池陣列組成。光伏水泵系統(tǒng)全自動運行，無須人工值守，系統(tǒng)省卻掉儲能裝置蓄電池，以蓄水替代蓄電，直接驅(qū)動水泵揚水，運行穩(wěn)定，大幅降低系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本。

光伏水泵系統(tǒng)構(gòu)造

系統(tǒng)主要由光伏陣列、光伏揚水逆變器和水泵組成。可根據(jù)不同揚程和日用水量的需求配以相應(yīng)功率的太陽能電池陣列，也稱為光伏揚水系統(tǒng)。系統(tǒng)全自動運行，無需人工值守，省掉蓄電池之類的儲能裝置，以蓄水替代蓄電，直接驅(qū)動水泵揚水。

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光伏水泵系統(tǒng)實驗系統(tǒng)的組成

1.光伏電源

光伏電源采用Chroma可編程直流電源，該電源可模擬光伏板的能量特性，可通過設(shè)定選擇光伏特性曲線，隨后的實驗中也是根據(jù)其上工作點的變動，判定功率z終跟蹤z大功率點的狀態(tài)。為了匹配水杲的工作，設(shè)置了一組z大功率點為所示，電壓400V、電流7.5A，功率3kW的工作狀態(tài)。系統(tǒng)工作中，可觀察紅色工作點位置的變化，來實時觀察光伏電源工作點的位置。

2.直流緩沖部分

直流緩沖部分由能量緩沖電容及其附屬電路組成。主要目的是對系統(tǒng)的直流能量進(jìn)行緩沖維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且進(jìn)行穩(wěn)壓和濾波作用，而且在變頻器主電路部分?jǐn)嚯姟z修等情況，能夠通過附屬電路釋放能量，保障系統(tǒng)安全。

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輔助電源部分

控制系統(tǒng)及檢測的輔助電源部分，需要保證產(chǎn)生穩(wěn)定且準(zhǔn)確的直流電源。常用反激式直流變換電路從光伏直流母線電容部分獲取能量，再利用穩(wěn)壓器件產(chǎn)生多級的直流電壓等級以滿足各芯片的需要。在本實驗系統(tǒng)中，如圖3所示，為了達(dá)到電壓要求，首先設(shè)計了兩級反激電路，又通過多級穩(wěn)壓單元，形成15V，5V以及3.3V多重供電電源，從而通過主電路直流能量提供檢測和控制部分的電能。

檢測電路

系統(tǒng)需要對光伏電池輸出的電流和電壓進(jìn)行采樣，用于進(jìn)行光伏部分輸出電功率的計算，再將數(shù)據(jù)發(fā)送給驅(qū)動部分進(jìn)行水泵系統(tǒng)的z大功率點的跟蹤控制。而且系統(tǒng)需要對外界運行狀況進(jìn)行輔助檢測以保障系統(tǒng)在故障狀態(tài)下進(jìn)行識別，相應(yīng)動作進(jìn)行合理的保護(hù)

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光伏提水適用范圍

太陽能光伏提水裝置 ,輕巧方便 ,機(jī)動靈活 ,適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性好。它不但是邊遠(yuǎn)無電地區(qū)供水的重要手段 ,也是其它地區(qū)和領(lǐng)域的一種理想供水方式。太陽能光伏提水系統(tǒng) ,可用于村莊、牧場、家庭的人畜供水 ,也可以同節(jié)水灌溉相結(jié)合進(jìn)行農(nóng)田和人工草場的灌溉。光伏提水現(xiàn)狀 隨著建設(shè)新農(nóng)村的需求,光伏提水業(yè)得到了迅速發(fā)展,它對解決人畜供水和農(nóng)牧業(yè)灌溉問題起到了較大的作用。但因在光伏提水工程建設(shè)過程中沒有可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn),工程建設(shè)的隨意性大,使光伏提水系統(tǒng)利用率低、效益差,系統(tǒng)功能不能全部發(fā)揮。

優(yōu)勢

傳統(tǒng)上用市電帶動水泵抽水，需要拉電線到水源處，往往距離是幾公里甚至更遠(yuǎn)，并且電量隨著距離損耗也非常厲害，成本很高。太陽能揚水系統(tǒng)就非常靈活，就近水源處安裝，不管是山地還是坡地，只要有良好的日照就可以穩(wěn)定工作。揚水系統(tǒng)全自動運行，無需人工值守。一次性投資，系統(tǒng)可用20-25年。

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太陽能光伏水泵系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

光伏水泵系統(tǒng)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能去驅(qū)動水泵進(jìn)行抽水的系統(tǒng)，主要由光伏陣列、太陽能光伏水泵逆變器、電機(jī)和水泵等組成。光伏水泵系統(tǒng)按驅(qū)動電機(jī)的不同，可分為直流光伏水泵系統(tǒng)和交流光伏水泵系統(tǒng)。

在光伏水泵系統(tǒng)中，水泵是核心部件，但是市場上水泵型號繁多，增加了水泵選擇難度。同時不同種類水泵的工作特性不同，且效率差別較大，故選擇合適的水泵是優(yōu)化系統(tǒng)的途徑之一。

水泵主要分為離心泵和容積式水泵，容積泵是利用泵缸內(nèi)容積的變化來輸送液體的泵，具有揚程超高的特點，盡管其存在價格高、體積大、噪聲大和維護(hù)要求高等不足，但是在高揚程小流量的場合仍具有優(yōu)勢；離心泵利用葉輪旋轉(zhuǎn)使液體發(fā)生離心運動，具有效率較高、價格便宜、維護(hù)方便、適合農(nóng)村使用等優(yōu)點，適用范圍寬，應(yīng)用廣泛。