我國西部偏遠地區(qū)氣候干旱,缺水嚴重,但是光照資源豐富,蘊藏著豐富的地下水資源。該地區(qū)通常使用電網(wǎng)供電或柴油電機驅(qū)動水泵供水,但柴油發(fā)電機組驅(qū)動的水泵系統(tǒng)不僅運行和維護成本高,而且消耗化石能源,破壞生態(tài)環(huán)境。光伏水泵系統(tǒng)有著無污染、全自動、高可靠性和無人值守等優(yōu)點,是一種非常適用于偏遠地區(qū)的獨立供水系統(tǒng)。除此之外,光伏水泵系統(tǒng)還被應用于沙漠治理、草原畜牧、景觀噴泉和海水淡化等方面。
在
光伏水泵系統(tǒng)應用過程中出現(xiàn)了許多問題,主要有:光伏電池價格昂貴,轉(zhuǎn)換效率低,需要大量光伏電池,導致光伏水泵系統(tǒng)相對傳統(tǒng)驅(qū)動水泵供水系統(tǒng)造價高昂;市場上水泵和電機型號繁多,性能差距較大,且都是非專用的光伏水泵和電機,效率較低;光照強度的變化對光伏水泵系統(tǒng)的性能影響巨大,對控制系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行的要求更高;不恰當?shù)娜谫Y方案,無光伏水泵系統(tǒng)相關的行業(yè)標準,也是制約光伏水泵系統(tǒng)推廣的重要原因。
對光伏水泵系統(tǒng)進行綜述,包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類、系統(tǒng)組成部分介紹及選用原則、最大功率點跟蹤技術研究、電機控制策略研究和系統(tǒng)整體優(yōu)化策略研究。最后根據(jù)現(xiàn)有研究的不足,給出了相應的優(yōu)化設計方向。
光伏水泵系統(tǒng)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能去驅(qū)動水泵進行抽水的系統(tǒng),主要由光伏陣列、控制器、電機和水泵等組成。
光伏水泵系統(tǒng)按驅(qū)動電機的不同,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,具有效率高揚程超高的特點,盡管其存在價格高、體積大、噪聲大和維護要求高等不足,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、維護方便、適合農(nóng)村使用等優(yōu)點,適用范圍寬,應用廣泛。
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