基本介紹
- 中文名：太陽能楊水系統
- 外文名：Solar Pumping System
- 學科：新能源
- 組成：光伏揚水逆變器、光伏陣列、水泵
- 特點：自動運行
- 能源來源：太陽能
簡介,結構及工作原理,特點,布局,系統最佳化,單機系統最佳化,多機系統最佳化,
簡介
太陽能楊水系統是指利用太陽輻射能量轉化為電力並驅動水泵進行抽水的系統。太陽能楊水系統在很多領域都有套用，例如農業節水灌溉、灌溉荒漠治理、水利抗旱提水、滴灌鹽鹼地改良、滲灌草原牧業、城市水景景觀、村莊生活供水、海水淡化等領域。太陽能楊水系統既可充分利用太陽能資源和水資源，又可解決無電地區的人畜飲水和灌溉問題，具有成本低、無污染、無噪聲、可靠性高、維護工作量極小等優點。
結構及工作原理
太陽能楊水蓄水系統主要由太陽能發電光伏系統(包括太陽能電池板、鉛酸蓄電池組、充電控制器以及電源線)、水泵、手推車、超音波測距開關等組成。太陽能電池板在接收光照時，其內部發生反應產生電能，然後通過充電控制器給蓄電池充電，把電能儲存在蓄電池中，工作時，蓄電池放電，給水泵提供電能，帶動水泵工作。採用超音波測距開關，利用超音波發射接收原理，使用集成的超音波感測器，利用單片機的中斷功能，對液位進行實時檢測，並控制水泵工作與停機，從而實現根據蓄水池水位高低自動泵水、蓄水。
特點
光伏發電系統全自動運行，無須人工值守；光伏揚水系統由太陽電池陣列、揚水逆變器及水泵構成，省卻掉蓄電池之類的儲能裝置，以蓄水替代蓄電,直接驅動水泵揚水，可靠性高，同時大幅降低系統的建設和維護成本。
採用光伏揚水逆變器，根據日照強度的變化調節水泵轉速，使輸出功率接近太陽電池陣列的最大功率；當日照很充足時，保證水泵的轉速不超過額定轉速；當日照不足時，根據設定最低運行頻率是否滿足，否則自動停止運行。
水泵由三相交流電機驅動，從深井中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系統。根據實際系統需求和安裝條件，可採用不同類型的水泵進行工作。
可以根據地區、客戶不同需求提供經濟有效的解決方案。
布局
為了使整個系統美觀、實用、空間占用少、結構緊湊合理，考慮到加工、裝配、拆卸和運輸的方便性，套用產品設計的相關原理等因素，確定系統的總體布局。整個系統的連線方式為太陽能電池板、蓄電池、水泵皆與充電控制器相連，水泵與聲波測距開關相連。由於水泵與聲波測距開關之間的線較長，所以中間用一個繞線盤相連。為了使太陽能電池板、充電控制器、蓄電池、水泵之間線的使用儘可能短，將四者儘量靠近在一起，並與繞線盤一起放置在車架底部。這樣整體結構也較為緊湊、重心不會太高，機器更加平穩。太陽能電池板放置在充電控制器的上方，其水平高度稍大於電池板寬度的一半，以便於太陽能電池板的自由翻轉。扶手放置在較高一端的 U形支撐管架上， 連線處高度離車底大約 70 cm 多，為人手扶的平均高度。在未推行時，扶手處於懸掛狀態，推行時將扶手提起，此時大概成水平狀態，只要將小車稍微提起，就可以行走了。
系統最佳化
單機系統最佳化
單機系統是指系統中只有1台水泵以及與之配套的太陽電池陣列與揚水逆變器。系統設計的最佳化目標是在滿足揚程和流量要求的前提下，儘可能減少太陽電池組件的使用量。根據日照強度的變化調節水泵轉速：日照達到峰值時，水泵以額定轉速運行，輸出功率接近太陽電池陣列的最大功率；日照較充足時，水泵在低於額定轉速的範圍內以MPPT方式調速運行；當水泵轉速低至流量為零時，系統停止工作（如下圖）。因此，系統配置與傳統的恆速運行方式有很大區別，需要根據揚程和流量的要求、當地的日照條件，進行最佳化設計：
確定平均日運行時間和水泵調速範圍。
選擇水泵的揚程和額定功率。
確定太陽電池組件的最大功率、工作電壓以及接線方式。
多機系統最佳化
多機系統是指系統中有多台水泵，可以採用單台大功率逆變器驅動多台水泵，也可採用多台功率相匹配的逆變器。在流量要求大的場合，多機系統的運行具有更大的靈活性。通過太陽電池陣列及水泵切換控制，日照充足時，所有水泵以MPPT方式運行；日照較弱時，關停部分水泵，太陽電池陣列集中為部分繼續運行的水泵供電。在單機系統最佳化的基礎上，水泵的調速範圍能夠得到進一步最佳化，始終處於高效運行狀態。
