您的位置:首頁>正文

太陽能光伏提水技術在農業生產上的應用

太陽能光伏提水系統也稱為光伏水泵、太陽能水泵或太陽水泵, 是通過太陽電池元件將光能轉變成電能, 然後驅動水泵工作, 將水從低位元提至高位, 供農田灌溉或人畜飲用。 太陽能光伏提水工程可在太陽能資源豐富地區, 根據資金或產業發展模組化建設、分期建設, 並實現全自動運行, 管理費用較低, 尤其在山區分散居住區有較大發展空間。

光伏水泵系統主要部件

光伏水泵系統設備主要由三部分構成:光伏發電部分——光伏元件, 這是光伏水泵的能源來源, 光伏組件能將太陽的輻射能轉變成電能;光伏水泵控制部分——光伏水泵控制逆變器, 電能通過控制逆變器由直流電轉化為交流電,並通過控制逆變器驅動光伏水泵提水;提水機械部分——水泵。 附加還有管道、機房和蓄水池等設施。

建設條件

有穩定和可靠的太陽能資源。 全年日照日數應不小於2200h;全年太陽總輻射量應不小於1000k W.h/(m2.a)。

水源條件。 水源水質、供水量應達到相應標準和要求;水源不宜離光伏提水機組過遠, 小於2k W的提水機組與水源的距離不宜超過10m, 不小於2k W的提水機組與水源的距離不宜超過20m。

工程設計與建設

水源確定。 水源的性質及出水量是水泵系統建設及投資的重要依據。

不同的水源採用的水泵有很大的差別, 一般水源在地下深處需要採用潛水泵, 如果水中泥沙含量大, 則要採用污水泵, 有良好進水條件時多採用單級、多級離心泵等。 確定水源時一個最重要的條件是乾旱季節水源不能乾涸。 一般池塘的水位相對變化較小, 但需要確定乾旱時的最低水位和水深。 對深井需要確定井深、井的直徑、水位、動水位及出水量。 對河流需要確定乾旱季節的最低水位、水深和洪水季節的最高水位。

用水量確定。 人畜飲水和作物灌溉用水均可參照雲南省用水定額標準, 具體需要水量應根據實際情況來確定, 既要滿足當前的需要, 不浪費, 又要考慮近期發展的需要,

還有最重要的是有多少資金, 應根據資金情況量力而行。

水泵選型。 水泵應在滿足系統揚程、流量等要求時, 採用選用商業化程度高的知名廠家成熟高品質產品。 目前比較適合光伏水泵使用的是離心泵(含各種自吸泵、管道泵和潛水泵等), 具有效率高, 價格便宜, 未來的運行維護成本最低, 只要揚程及流量滿足, 這是首選的水泵類型。 第二種是容積泵(含活塞泵、往復泵等), 該類泵具有效率最高, 揚程最高的特點, 最高揚程能超過數千米, 特別適合高揚程小流量的場合使用, 但存在價格較高、體積大、重量大、今後的更換費用高的不足。 稍大的光伏水泵系統儘量採用雙泵或多泵系統。

光伏元件選型及方陣場地建設。

光伏方陣是整個系統的動力核心, 光伏元件的選型及配置是確定光伏水泵系統性價比的主要因數。 根據太陽電池的光強溫度特性及壽命週期的性能演變特性, 一般光伏元件容量比水泵電機所需要的功率大1.3~1.6倍是比較合理的配置, 具體大小需要根據揚程及水泵選型來確定。 光伏方陣需要安裝在地基穩定, 陽光照射優良的地方。 光伏子陣佈置應根據地形儘量減少占地, 但又必須滿足獨立光伏電站技術規範的標準。

光伏水泵控制逆變器造型。 光伏水泵不像常規交流電網供電的水泵。 因為光伏元件所發的電是直流電, 需要通過逆變器將直流電逆變成三相交流電供水泵使用。 要選擇可靠性高、系統效率高的光伏水泵專用控制逆變器。 光伏水泵控制逆變器的容量必須滿足已選型水泵的重載啟動。在雲南高原使用還必須考慮由於海拔高所帶來的容量下降,保障系統長期可靠運行,一般要求光伏水泵控制逆變器的功率比水泵電機功率大一級。

管路設計。一般光伏水泵可以考慮在晴天滿功率運行5h,管道設計必須能滿足流量的要求。一般管路阻力宜不大於5%。另外需要注意的是管道的耐壓問題,一般鍍鋅管僅能耐壓10~15kg,超過需要採用無縫鋼管。

蓄水池設計。對人畜飲水工程,高位水池的容積應能滿足至少3~5天的晴天日提水量,且高程需要滿足能夠自流到所有家庭的要求。水池建設需要滿足國家的相關規範。對於作物灌溉用水則需要水池容積越大越好,比如一年僅乾旱時期的1~2個月澆灌,其餘時間均不用,那可以提前3~5個月抽好水放在蓄水池中。灌溉用水所使用的蓄水池要求不高,不一定要採用鋼筋混凝土的水池,一些水潭、池塘均可,只要不漏水即可。可以採用一些廉價的技術,如土工布來處理水的滲漏。當地形是比較陡峭的山坡時,可在灌溉土地較多的半坡可以再建設一個水池或幾個水池。將水池分散建設也能降低投資,更重要的是避免由於很大水池的重量導致滑坡而損壞。水池建設的位置必須有穩定的地質結構,並能承受水池蓄水後的重量。

注意事項

應在光伏陣列、水源口、蓄水池處設有安全防護設施或警示標誌。

應定期清理光伏元件表面;應定期清理光伏陣列基礎地面的雜草和雜物,避免植物生長遮擋陽光及雜草和雜物著火損毀光伏組件。

應定期檢查支架、光伏元件和避雷接地線的固定螺栓是否鬆動,特別是大風過後應及時檢查和處理;應檢查光伏元件接線是否牢靠,發現鬆動應及時堅固;有地政電纜,應採取防鼠措施。

應定期觀測水源井靜水位、動水位,當水位、含沙量出現異常時應及時查明原因。

應經常巡查光伏設備、水泵、控制系統等的運行情況,記錄儀錶計數,觀察振動的雜訊;應巡查輸配水管道的漏水、覆土和附屬設施運轉等情況,發現異常應及時處理。

水泵工作時,吸水池水位不應低於最低設計水位,除濕式潛水泵外,其餘的潛水泵頂面浸入動水位以下不應大於2m。

環境溫度低於0℃、水泵不工作時,應將泵記憶體水排淨。

光伏水泵控制逆變器的容量必須滿足已選型水泵的重載啟動。在雲南高原使用還必須考慮由於海拔高所帶來的容量下降,保障系統長期可靠運行,一般要求光伏水泵控制逆變器的功率比水泵電機功率大一級。

管路設計。一般光伏水泵可以考慮在晴天滿功率運行5h,管道設計必須能滿足流量的要求。一般管路阻力宜不大於5%。另外需要注意的是管道的耐壓問題,一般鍍鋅管僅能耐壓10~15kg,超過需要採用無縫鋼管。

蓄水池設計。對人畜飲水工程,高位水池的容積應能滿足至少3~5天的晴天日提水量,且高程需要滿足能夠自流到所有家庭的要求。水池建設需要滿足國家的相關規範。對於作物灌溉用水則需要水池容積越大越好,比如一年僅乾旱時期的1~2個月澆灌,其餘時間均不用,那可以提前3~5個月抽好水放在蓄水池中。灌溉用水所使用的蓄水池要求不高,不一定要採用鋼筋混凝土的水池,一些水潭、池塘均可,只要不漏水即可。可以採用一些廉價的技術,如土工布來處理水的滲漏。當地形是比較陡峭的山坡時,可在灌溉土地較多的半坡可以再建設一個水池或幾個水池。將水池分散建設也能降低投資,更重要的是避免由於很大水池的重量導致滑坡而損壞。水池建設的位置必須有穩定的地質結構,並能承受水池蓄水後的重量。

注意事項

應在光伏陣列、水源口、蓄水池處設有安全防護設施或警示標誌。

應定期清理光伏元件表面;應定期清理光伏陣列基礎地面的雜草和雜物,避免植物生長遮擋陽光及雜草和雜物著火損毀光伏組件。

應定期檢查支架、光伏元件和避雷接地線的固定螺栓是否鬆動,特別是大風過後應及時檢查和處理;應檢查光伏元件接線是否牢靠,發現鬆動應及時堅固;有地政電纜,應採取防鼠措施。

應定期觀測水源井靜水位、動水位,當水位、含沙量出現異常時應及時查明原因。

應經常巡查光伏設備、水泵、控制系統等的運行情況,記錄儀錶計數,觀察振動的雜訊;應巡查輸配水管道的漏水、覆土和附屬設施運轉等情況,發現異常應及時處理。

水泵工作時,吸水池水位不應低於最低設計水位,除濕式潛水泵外,其餘的潛水泵頂面浸入動水位以下不應大於2m。

環境溫度低於0℃、水泵不工作時,應將泵記憶體水排淨。

同類文章
Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示