太阳能水泵系统是怎么样的?
太阳能水泵系统是近年来快速发展起来的利用太阳能提水的光机电一体化系统。基本工作原理是利用太阳能电池组件构成阵列后,把太阳能直接转变为电能,然后驱动各类电动机带动高效节能水泵从河、湖、深井等水源提水。太阳能水泵系统“日出而作,日落而歇”,全自动操作,没有噪声、可靠性高,已被世界各地,特别是发展中国家广泛应用。光伏水泵系统大致由光伏阵列、控制器、电机和水泵四部分组成。
一、光伏阵列
许多的太阳能电池串、并联在一起构成了光伏阵列,其作用是直接把太阳能转换为直流形式的电能。目前被用于光伏水泵系统的太阳能电池多为硅太阳能电池,其中包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳能电池。太阳能电池的最大额定功率也是它的输出最大功率。
二、控制器
光伏阵列的电源输出和太阳辐照度、环境温度、阴、晴、雨、雾等气象条件有密切关系,其输出随日照而变化的是直流电量,而作为光伏阵列负载的光伏水泵,直流电机、交流电机甚至其他新型电机都当作它的驱动电机,在这种情况下,要使光伏泵系统工作给它提供比较理想的工况,而且对于任何日照都要发挥光伏阵列输出功率的最大潜力,这就要有一个适配器。适配器的内容主要是最大功率点跟踪器、逆变器以及一些保护设施等。
三、电机和水泵
光伏水泵系统的其它措施都是为了能稳定、可靠地多出水,或者说最后都要落实在电机、水泵的工作上,它们可以构成一个总成件,这个总成件要求有最大限度的可靠性及高效率。对于光伏水泵而言,电机和水泵的搭配并不像常见的电机和水泵搭配那样简单,由于电机的功率等级、电压等级在很大程度上受到太阳能电池阵列的电压等级和功率等级的制约,因此对水泵扬程、流量的要求被反映到电机上时,一般必须在兼顾阵列结构的条件下专门进行设计。出于对不同用户的不同要求,光伏水泵用驱动电机有:不同电压等级的传统直流电动机、直流无刷永磁电动机、三相异步电动机、永磁同步电动机、磁阻电动机等。从目前的使用情况看,以三相异步电动机及直流无刷电动机为最多,大功率系统都以采用高效三相异步电动机为主。光伏水泵系统中水泵的选择与设计也有一些特点。根据用户对流量、扬程的不同要求,按经济性、可靠性往往可按以下原则选择泵型:选用容积式水泵的用户一般要求的是扬程高、小流量;要求流量较大且扬程也较高的用户,宜选用潜水式电泵;需要流量较大但扬程却较低的用户,一般宜采用自吸式水泵。
太阳能水泵与柴油机水泵相比,太阳能水泵寿命能用20多年,具有运行费用低和少维护或免维护等优点。太阳能水泵系统的推广应用不仅对解决土地沙化、植被减少等生态环境的恶化有较好的改善作用,并且可对牧区、边防、哨所、海岛站点、自然保护区等高度分散地区人员的用水提供有效的保证。
光伏水泵亦称太阳能水泵,主要由光伏扬水逆变器和水泵组成。具体应用时,再根据不同扬程和日用水量的需求配以相应功率的太阳能电池阵列,统称为光伏扬水系统。
光伏水泵的种类(1) 太阳能光伏交流水泵(2) 太阳能光伏永磁同步水泵
光伏水泵的特点:光伏水泵系统全自动运行,无需人工值守,系统主要由光伏扬水逆变器、光伏阵列、水泵组成。系统省却掉蓄电池之类的储能装置,以蓄水替代蓄电,直接驱动水泵扬水。光伏扬水逆变器对系统的运行实施控制和调节,实现最大功率点跟踪。当日照充足时保证系统额定运行,当日照不足时,设定最低运行频率满足,确保太阳能电池电力的充分应用。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。水泵从深井或江河湖泊等水源中提水,注入水箱/池,或直接接入灌溉或喷泉等系统。直流泵、交流泵、离心泵、轴流泵、混流泵、深井泵等均可使用。
光伏电源的优势(1) 可靠:光伏电源很少用到运动部件,工作可靠。(2) 安全,无噪声,无其他公害。不产生任何的固体,液体和气体有害物质,绝对的 环保。(3) 安装维护简单,运行成本低,适合无人值守等优点。尤其以其可靠性高而备受关 注。(4) 兼容性好,光伏发电可以与其他能源配合使用,也可以根据需要使光伏系统很方便的增容。(5) 标准化程度高,可由组件串并联满足不同用电的需要,通用性强。(6) 太阳能随处都有,应用范围广。
但是,光伏系统也有其缺点,比如:能量分散,间歇性大,地域性强。前期成本较高。交流水泵利用太阳能,在无需任何外来能源的情况下可以机动灵活地用于农田灌溉、提供洁净人畜饮水、发展庭院经济、美化园区、构造彩色喷泉、为养鱼、养虾池增氧、海滨盐场供排水等。此外大量国际订货意向表明,这种高技术产品的国际市场前景令人十分鼓舞。交流水泵系统的应用不需要蓄电池,节省了电池更换的费用,减少了电池对环境造成的污染,作为一个刚刚崭露头角的产业,十分符合我国可持续发展的战略。
产品特点:寿命长、功耗低、噪音小、调速平衡、运行可靠、无干扰等。光伏水泵系统利用来自太阳的持久能源,日出而作、日入而息,无需人员看管、无需化石能源、无需综合电网,独立运行、安全可靠。可与滴灌、喷灌、渗灌等灌溉设施配套应用,有效解决耕地灌溉问题,提高产量,节水节能,大幅降低传统能源、电力的投入成本。因此成为利用清洁能源替代化石能源的最为有效的方式,成为全球“粮食问题”、“能源问题”综合解决方案的新能源、新技术应用产品,特别符合国家建设“资源节约型”与“环境友好型”的社会发展战略。
联合国国际开发署(UNDP)、世界银行(WB)、亚太经社会(ESCAP)等国际组织部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,加速了这些地区的脱贫步伐。
由于光伏水泵系统从技术上说是一个比较典型的“光、机、电一体化”系统,它涉及太阳能的采集、变换及电力电子、电机、水机、计算机控制等多个学科的最新技术,因此已被许多国家列为优先发展的高新技术和进一步发展的方向,中东、非洲有不少国家更是期望依藉太阳能水泵及省水微灌、现代化农业等新技术在地下水资源比较充裕的干旱地区把家园改造为绿洲。
这样的设计是合理的。也是唯一的。
光伏输出直流电到逆变器(直流电在远距离传送电能里面损耗小。)
逆变器输出交流到变频器(把直流电变成交流电输出给变频器)
变频器到电机(你的是AC交流水泵电机,变频器就是做到频率可调的控制电机的转速等等。)
这样的设计没错。唯一的方案就是这样的。
直流成交流必须要逆变,交流电控制电机转速 必须要有变频。
现在说功率:逆变器。逆变必不可少的是需要模式管,IGBT。这样才能进行直流对交流的转换。交流电的电流是直流电的百分之80。当直流电流100A的时候,交流电为80A。
第一个方案是选着55KW的一个逆变。你们做的控制是直接启动水泵电机。这样的话会导致水泵瞬间启动电流翻好几倍。逆变组件不选大一点的话会直接干掉里面的封装模式管 或者是IGBT。这样做是预防峰值冲击电流。
第二个方案是选着15KW的逆变组件,在使用11KW变频器。变频器的作用是什么?就是做到0冲击电流平稳启动电机。软启动电机对电网和逆变的冲击电流为0!!!!那么也就是说,这样的话那么逆变功率组件就可以选着相对大几个KW的功率即可。选大15KW,实际只用11KW,还有4个KW是留了一点余地的设计。这样的设计很好。思考的很全面。