太陽能光伏水泵

太陽能水泵系統(tǒng)系統(tǒng)的可行性報告光伏水泵

光伏水泵亦稱太陽能水泵，主要由光伏揚(yáng)水逆變器和水泵組成。具體應(yīng)用時，再根據(jù)不同揚(yáng)程和日用水量的需求配以相應(yīng)功率的太陽能電池陣列，統(tǒng)稱為光伏揚(yáng)水系統(tǒng)。近年來，隨著全球“糧食問題”“能源問題”的嚴(yán)重性不斷提升，逐步被譽(yù)為解決有效耕地提高產(chǎn)量和用清潔能源替代化石能源的最為有效的產(chǎn)業(yè)整合產(chǎn)品。成為把光伏產(chǎn)業(yè)與農(nóng)業(yè)水利、荒漠治理、生活用水、城市水景等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展的新興經(jīng)濟(jì)模式。光伏水泵利用來自太陽的持久能源，日出而作，日落而歇，無需人員看管，不需要柴油、不需要電網(wǎng)，可與滴灌、噴灌、滲灌等灌溉設(shè)施配套應(yīng)用，節(jié)水節(jié)能，可大幅降低使用化石能源電力的投入成本。是全球“糧食問題”“能源問題”綜合系統(tǒng)解決方案的新能源、新技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品。

光伏水泵的種類

1、太陽能光伏熱水循環(huán)泵

光伏水泵的特點(diǎn)：

光伏水泵系統(tǒng)全自動運(yùn)行，無需人工值守，系統(tǒng)主要由光伏揚(yáng)水逆變器、光伏陣列、水泵組成。系統(tǒng)省卻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(yáng)水。光伏揚(yáng)水逆變器對系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。當(dāng)日照充足時保證系統(tǒng)額定運(yùn)行，當(dāng)日照不足時，設(shè)定最低運(yùn)行頻率滿足，確保太陽能電池電力的充分應(yīng)用。太陽電池陣列由多塊太陽電池組件串并聯(lián)而成，吸收日照輻射能量，將其轉(zhuǎn)換為電能，為整個系統(tǒng)提供動力電源。

太陽能光伏電源具有的優(yōu)勢

（1）可靠：光伏電源很少用到運(yùn)動部件，工作可靠。（2）安全，無噪聲，無其他公害。不產(chǎn)生任何的固體，液體和氣體有害物質(zhì)，絕對的環(huán)保。（3）安裝維護(hù)簡單，運(yùn)行成本低，適合無人值守等優(yōu)點(diǎn)。尤其以其可靠性高而備受關(guān)注。（4）兼容性好，光伏發(fā)電可以與其他能源配合使用，也可以根據(jù)需要使光伏系統(tǒng)很方便的增容。（5）標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可由組件串并聯(lián)滿足不同用電的需要，通用性強(qiáng)。（6）太陽能隨處都有，應(yīng)用范圍廣。但是，光伏系統(tǒng)也有其缺點(diǎn)，比如：能量分散，間歇性大，地域性強(qiáng)。前期成本較高。交流水泵利用太陽能，在無需任何外來能源的情況下可以機(jī)動靈活地用于農(nóng)田灌溉、提供潔凈人畜飲水、發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì)、美化園區(qū)、構(gòu)造彩色噴泉、為養(yǎng)魚、養(yǎng)蝦池增氧、海濱鹽場供排水等。此外大量國際訂貨意向表明，這種高技術(shù)產(chǎn)品的國際市場前景令人十分鼓舞。交流水泵系統(tǒng)的應(yīng)用不需要蓄電池，節(jié)省了電池更換的費(fèi)用，減少了電池對環(huán)境造成的污染，作為一個剛剛嶄露頭角的產(chǎn)業(yè)，十分符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。產(chǎn)品特點(diǎn)：壽命長、功耗低、噪音小、調(diào)速平衡、運(yùn)行可靠、無干擾等。太陽能水泵系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路1、設(shè)計(jì)流量對于太陽熱水系統(tǒng)，集熱循環(huán)管路為閉合回路，則管道計(jì)算流量為循環(huán)流量，按下列公式計(jì)算：式中：q—循環(huán)流量，L/h;QS—集熱循環(huán)流量,由于太陽輻照量的不確定性，聯(lián)集管熱水系統(tǒng)的集熱循環(huán)流量無法準(zhǔn)確計(jì)算，一般采用每平方米集熱器的流量為0.01～0.02L/s，即3672L/(h·㎡)。A—太陽能集熱器的總集熱面積。根據(jù)各地太陽輻照量的不同以及四季沐歌多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，集熱循環(huán)流量通常按下表選取。2、集熱循環(huán)所需水壓集熱循環(huán)泵的揚(yáng)程計(jì)算公式為：H=H1+H2+H3式中，H——建筑內(nèi)給水系統(tǒng)所需水壓，kPa；H1——水泵吸水管起點(diǎn)至最不利配水點(diǎn)（集熱循環(huán)系統(tǒng)中如若某一配水點(diǎn)的水壓被滿足則系統(tǒng)中其他任何用水點(diǎn)的壓力也均能被滿足，則該點(diǎn)稱為系統(tǒng)中的最不利配水點(diǎn)。）位置高度所要求的靜水壓，kPa；H2——水泵吸水管起點(diǎn)至最不利配水點(diǎn)的給水管路既計(jì)算管路的沿程與局部水頭損失之和，kPa；H3——最不利配水點(diǎn)所需要的流出水頭kPa.。其中H3根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取23m。光伏水泵系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理

1．1光伏水泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

由圖1可知，系統(tǒng)利用太陽電池陣列將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能。經(jīng)過DC／DC升壓，和具有TMPPT功能的變頻器后輸出三相交流電壓驅(qū)動交流異步電機(jī)和水泵負(fù)載，完成向水塔儲水功能。其中主要包括4部分：太陽電池陣列；具有TMPPT功能的變頻器；水泵負(fù)載；儲水裝置。

1)過流和短路保護(hù)功能由于ASIPM的下臂IGBT母線上串有采樣電阻，所以通過檢測母線電流可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。當(dāng)檢測電流值超過給定值時，被認(rèn)為過流或短路，此時下橋臂IGBT門電路被關(guān)斷，同時輸出故障信號，dsPIC檢測到此信號時封鎖PWM脈沖進(jìn)一步保護(hù)后級電路。

2)欠壓保護(hù)功能ASIPM檢測下橋臂的控制電源電壓，如果電源電壓連續(xù)低于給定電壓1OMs，則下橋臂各相IGBT均被關(guān)斷，同時輸出故障信號，在故障期間，下橋臂三相IGBT的門極均不接受外來信號。

3)過熱保護(hù)功能ASIPM內(nèi)置檢測基板溫度的熱敏電阻，熱敏電阻的阻值被直接輸出，dsPIC通過檢測其阻值可以完成過熱保護(hù)功能。

以上保護(hù)是利用了ASIPM自身帶有的功能，無須外加電路，進(jìn)一步簡化了硬件電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)除了具有上述保護(hù)功能外，還具有光伏水泵系統(tǒng)特有的低頻、日照低、打干(自動和手動打干)等保護(hù)功能。對于泵類負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于下限值時，光伏陣列所提供的能量絕大部分都轉(zhuǎn)化為損耗，長期低速運(yùn)行，會引起發(fā)熱并影響水泵使用壽命，因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了低頻保護(hù)，對水泵來說，當(dāng)液面低于水泵進(jìn)水口時，水泵處于空載狀態(tài)，若不采取措施，長時間運(yùn)行則會損壞潤滑軸承，而本系統(tǒng)為戶外無人值守工作方式，故系統(tǒng)為了增加檢測可靠性，采用了自動打干和手動打干兩種識別方式，其中，自動打干是根據(jù)系統(tǒng)輸出功率和電機(jī)工作頻率來進(jìn)行判別；手動打干則是通過水位傳感器識別當(dāng)前水位高低來實(shí)現(xiàn)的。由于低頻、日照低、打干等功能都是由軟件來完成，不須增加硬件電路，故系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。太陽能水泵系統(tǒng)系統(tǒng)項(xiàng)目攻關(guān)策略 光伏供水系統(tǒng)又稱太陽能光電水泵系統(tǒng)，其基本原理是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，驅(qū)動各類電動機(jī)帶動水泵提水。它具有無噪聲、全自動、高可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，聯(lián)合國國際開發(fā)署、世界銀行、亞太經(jīng)社會等國際組織先后充分肯定了它的先進(jìn)性與合理性。光伏水泵大多由能量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、泵系統(tǒng)及連接管線構(gòu)成。能量系統(tǒng)由太陽能電池板組件或配以蓄電池構(gòu)成，控制系統(tǒng)分直流與交流輸出兩類分別包含MPPT（最大能量跟蹤），水泵驅(qū)動控制，變頻或逆變控制，泵系統(tǒng)主要由泵體與電機(jī)構(gòu)成。市場評價太陽能水泵的主要參數(shù)能量的利用率：太陽光照射太陽能電池板組件全天獲得的總能量與吸收功率系統(tǒng)有效吸取能量的比值。系統(tǒng)的效率：有效吸取的能量轉(zhuǎn)換成水的位能的比值。上述兩項(xiàng)指標(biāo)是決定光伏水泵系統(tǒng)市場應(yīng)用與推廣使用的成本要素，也是決定光伏水泵能否產(chǎn)化的主要因素。太陽能市場與水泵特點(diǎn)：

1.壽命長達(dá)10年，無需保養(yǎng)，體積小效率高，功耗低

2.電機(jī)的定子和電路板部分采用環(huán)氧樹脂灌封并與轉(zhuǎn)子完全隔離，解決了電機(jī)式直流水泵長期潛水產(chǎn)生的漏水問題，可以水下安裝而且完全防水

3.同一電壓可以做出很多種參數(shù)，比如24V水泵可以做成揚(yáng)程2米，也可以做成揚(yáng)程7米。水泵可以寬電壓運(yùn)行，比如24V的水泵可以在電壓24V以下運(yùn)行。

4.水泵的軸心采用高性能陶瓷軸，精度高，抗震性好，由于水泵采用陶瓷軸套與陶瓷軸的精密配合，噪音低于35分貝，功率小一點(diǎn)的甚至可以達(dá)到30分貝以下，幾乎達(dá)到靜音效果。

5.水泵中的三相無霍爾程序水泵可以實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速，模擬信號輸入調(diào)速，電位器手動調(diào)速，這樣就可以調(diào)節(jié)流量及揚(yáng)程，可以訂做音樂噴泉。三相直流水泵具有葉輪轉(zhuǎn)子卡死保護(hù)，反接保護(hù)。

6.水泵已根據(jù)客戶需求配置4分管螺紋或6分管螺紋，滿足特殊客戶的需求。

7.多功能設(shè)計(jì)，可以潛水使用也可以放在外面（安裝位置低于液面）

8.可根據(jù)用戶要求定制并按照客戶的要求來設(shè)計(jì)水泵應(yīng)用范圍：產(chǎn)品可用于電腦水冷系統(tǒng),太陽能熱水器，壁掛爐，太陽能噴泉,桌面噴泉，音樂噴泉，工藝品，咖啡機(jī)，飲水機(jī)，泡茶器，倒酒器，無土栽培，淋浴器，婦洗器，洗牙器，熱水器加壓,水暖床墊,熱水循環(huán)，游泳池水循環(huán)過濾,洗腳沖浪按摩盆,沖浪按摩浴缸,汽車?yán)鋮s循環(huán)系統(tǒng),加油器,加濕器,空調(diào)機(jī)，洗衣機(jī)，汽車，小型灌溉，醫(yī)療器械，冷卻系，供暖系統(tǒng)，衛(wèi)浴產(chǎn)品。所以這種高技術(shù)產(chǎn)品的國際市場前景令人十分鼓舞。太陽能水泵系統(tǒng)的應(yīng)用不需要蓄電池，節(jié)省了電池更換的費(fèi)用，減少了電池對環(huán)境造成的污染，作為一個剛剛嶄露頭角的產(chǎn)業(yè)，十分符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。太陽能水泵系統(tǒng)系統(tǒng)項(xiàng)目施工方案依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩須庀髼l件和建筑的使用功能等有關(guān)情況，綜合考慮投資、節(jié)能、環(huán)保以及使用功能等因素，提供本水源熱泵熱水系統(tǒng)方案，供貴方參考。常規(guī)要求1、在安裝熱水系統(tǒng)時，不破壞建筑物的結(jié)構(gòu)，和削弱建筑物在壽命期內(nèi)承受任何荷載的能力，不破壞防水層和建筑物的附屬設(shè)施。系統(tǒng)安全后能抵抗自然災(zāi)害。2、太陽能集熱器、熱泵設(shè)備、電輔熱設(shè)備、智能控制柜、增壓泵、供水泵等設(shè)備有可靠的接地。二、太陽能集熱器的安裝1、確定方向：朝南。用指南針在樓面不同點(diǎn)測出朝南方向，并作一個朝南偏西5度標(biāo)記，集熱器朝標(biāo)記方向擺放。因受現(xiàn)場因素限制，朝南方向允許由南向東、西方向15度之內(nèi)偏移。2、確定集熱器位置：根據(jù)客戶要求及現(xiàn)場具體情況，確定位置。若客戶提出的要求與公司定的標(biāo)準(zhǔn)有明顯差別時，及時與客戶說明此要求會影響熱水器的吸熱效果，并再次與客戶溝通，確定位置。放置集熱器的周圍，如有女兒墻，距墻的距離要與女兒墻的高度相等，如東、南、西邊有較高建筑物，應(yīng)盡量避開。3、固定集熱器支架：①固定支架之前必須同時考慮水箱位置，應(yīng)有足夠空間，水箱不得擋住集熱器；②鉆膨脹螺絲孔時，應(yīng)注意樓板的防水；前后排之間距離為1100～1200mm；③固定支架時一定要注意前腳底槽要直，后腳橫條要平，膨脹螺絲與支架必須焊牢；每組架子相鄰的后腳離地800mm處用角鐵橫向連接；

④不準(zhǔn)破壞樓面的，必須用40×40角鋼將前后腳底部離地50mm處連起，左右兩邊延伸到女兒墻，前后排連為一體，最后排連在女兒墻，然后按每個腳做一個規(guī)格為200×200×200cm的小水泥墩，水泥墩內(nèi)必須要有鋼筋（φ6mm）及石子；⑤前后腳做水泥梁的，水泥梁規(guī)格為150×150mm前后腳高度必須增加150mm，以保證板下面通風(fēng)。⑥焊接集熱器支架：焊接必須兩面燒牢；支架對角線距離不得超過10mm；支架的前后腳必須垂直；支架的前排角鐵，在承受集熱器的位置鉆成一個Φ10mm的孔，以便漏雨水；前腳處的風(fēng)扣采用焊接方式，后腳處的風(fēng)扣用電鉆鉆一個Φ10mm的孔用螺絲鎖緊。焊好的架子作防銹處理，刷防銹漆必須均勻，待防銹漆干后，最后刷二遍銀漆。4、集熱器安裝：①將集熱器連通放在固定好的架子上，依次擺好；②按每組的規(guī)格，將集熱器連通；連通的集熱器不得超過200平方。三、熱泵機(jī)組的安裝1、首先檢查基礎(chǔ)位置及表面平整度，再檢查混凝土基礎(chǔ)是否達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。2、吊裝前，在基礎(chǔ)上面采用拉線方法，找出縱、橫中心線，然后將設(shè)備底座中心線對準(zhǔn)基礎(chǔ)中心線，放置于基礎(chǔ)上。3、安裝時應(yīng)用墊鐵找平，并要求基礎(chǔ)與設(shè)備底座支撐面接觸均勻，其縱、橫向水平度允許偏差在1/100以內(nèi)。4、熱泵機(jī)組應(yīng)牢固地固定在型鋼基礎(chǔ)上，連接后的設(shè)備外殼應(yīng)保持完好無損，表面平整，接口牢固。5、電源線的安裝符合GB50258規(guī)定的要求，其使用、保護(hù)等功能按招要求。四、保溫?zé)崴涞陌惭b1、熱水箱和支架間用30MM厚隔熱墊，定放好的熱水箱焊接固定在支架上。2、熱水箱進(jìn)行檢漏并做防腐處理及保溫，熱水箱保溫的制作符合甲方的要求。3、熱水箱設(shè)置玻璃水位計(jì)，可直觀水位；安裝有測溫點(diǎn)、循環(huán)口、進(jìn)水口、出水口、排污口等，排污口開在熱水箱底部，污水可排放干凈。

五、電控系統(tǒng)安裝1、系統(tǒng)的電氣控制箱安裝符合《電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的要求。2、溫控器安放在電氣控制箱內(nèi)，其安全性符合《電氣自動化控制》規(guī)定要求。3、溫度傳感器的定位和安裝，保證與被測溫部位有良好的熱接觸，溫度器四周進(jìn)行良好的保溫。①管路溫度傳感器安裝在侵入傳熱工質(zhì)的盲管中。②熱水箱溫度傳感器直接侵入儲水箱中。4、導(dǎo)線布置、安裝符合GB50258規(guī)定的要求。六、管路系統(tǒng)安裝1、水泵的安裝水泵的主要作用是用于液體增壓滿足介質(zhì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查泵的規(guī)格、型號是否符合設(shè)計(jì)要求。水泵安裝時應(yīng)做到：①若水泵有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，則在水泵安裝前，檢查其基礎(chǔ)尺寸、位置和標(biāo)高是否合乎要求，還應(yīng)對其強(qiáng)度進(jìn)行檢查，保證符合設(shè)計(jì)要求。②安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查水泵泵體流道內(nèi)有無異物，應(yīng)及時清除，以免運(yùn)行時損壞葉輪和泵體。③水泵安裝時，應(yīng)先在基礎(chǔ)或已固定的基礎(chǔ)支架上找出其縱橫中心軸線，再標(biāo)識出增壓水泵的縱橫中心軸線，然后就位安裝。④水泵進(jìn)出口的配管和閥門支架管路重量不允許加在泵上，以免使泵變形損壞。因此應(yīng)在水泵配管或閥門處設(shè)置獨(dú)立的固定支架；同時最好能使水泵進(jìn)出口連接柔軟性的短管在管道與泵接口兩個中心的連線上。為保證準(zhǔn)確度，在安裝過程中應(yīng)做臨時固定拉桿。⑤泵的進(jìn)出口正確安裝檢查閥。沖洗完畢后，運(yùn)轉(zhuǎn)所有設(shè)備，將管道加熱，加熱前用凈水充滿管路，啟動增壓泵（啟動增壓泵要按其操作規(guī)程進(jìn)行），在加熱過程中，要不斷的觀察管道系統(tǒng)的嚴(yán)密性。監(jiān)察補(bǔ)償器、支架等工作情況，發(fā)現(xiàn)問題采取臨時措施解決，直到管網(wǎng)內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再將溫度恢復(fù)到初始溫度進(jìn)行全面檢修，然后即可投入正常使用。2、閥門的安裝①安裝前，應(yīng)認(rèn)真核對型號、規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求，閥門口徑小于DN50的采用截止閥，閥門工作壓力為1，2Mpa，并根據(jù)介質(zhì)流向確定其安裝方向。②安裝前，應(yīng)檢查：閥桿和閥盤是否靈活，有無卡住和傾斜；閥盤關(guān)閉是否嚴(yán)密，填料是否完好，填料后蓋有無足夠的調(diào)節(jié)余量，等等這些是否合格。③閥門安裝的位置以不妨礙設(shè)備、管道和閥門本身的安裝、操作和檢修為原則，其安裝高度根據(jù)實(shí)際情況確定。④水平管路上的閥門、閥桿一般應(yīng)安裝向上半圈范圍內(nèi)，閥桿不宜向下安裝；垂直管路上的閥門，閥桿應(yīng)沿著巡回操作通道方向安裝，并可能集中布置，以便方便操作。⑤水平并排管路上的閥門，為了縮小管道間距，應(yīng)將閥門前后錯開整齊布置；垂直并排管道上的閥門最好安裝高度一致；為了不妨礙操作，手輪之間的距離不得小于100MM。⑥閥門安裝應(yīng)在關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)行，搬運(yùn)要輕拿輕放，吊裝繩索不得栓在手輪或閥桿上，以防損壞手輪和閥桿。⑦螺紋閥門安裝須在閥門的出口處安裝活接頭，以便拆裝和檢修。⑧截止閥門安裝必須注意介質(zhì)的流向，使管道中的流體由上向下流經(jīng)閥盤（俗稱低進(jìn)高出）⑨閘板閥允許流體從一端流入或流出，因此安裝沒有方向性，但明桿式新加坡板閥不宜裝在