微小型光伏水泵系統(tǒng)性能研究

【摘要】：隨著光伏發(fā)電技術(shù)不斷提高，組件價格大幅降低，加之能源缺乏及環(huán)境的惡化使得光伏利用量劇增及范圍不斷擴(kuò)大。光伏水泵由于無燃料耗費(fèi)、無環(huán)境污染以及它的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，使得近年來光伏水泵得到空前的重視和發(fā)展。作為一個新型發(fā)展的光伏產(chǎn)品，光伏水泵系統(tǒng)實(shí)際安裝運(yùn)行數(shù)量相比傳統(tǒng)水泵安裝數(shù)量微乎其微,各項(xiàng)性能測試研究幾乎沒有,所以安裝中組件與水泵的配比只能靠個人有限經(jīng)驗(yàn)。因此本文通過估算與分析部分實(shí)例工程系統(tǒng)中組件與水泵的配比經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合系統(tǒng)測試結(jié)果和兩套自制微型光伏水泵系統(tǒng)結(jié)果對系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析研究，得到以下結(jié)論： （1）在云南全天輻照強(qiáng)度最大超過1000W/m2而不足1100W/m2的地區(qū)，光伏組件與水泵功率的最佳配比關(guān)系是139%—147%，但是對于大型光伏水泵系統(tǒng)為了節(jié)約投資成本，減少正午電力浪費(fèi)等實(shí)際安裝條件，可將配比關(guān)系適當(dāng)縮小；而對于小型或微型光伏水泵系統(tǒng)配比關(guān)系適當(dāng)增大，使系統(tǒng)全天增加滿負(fù)荷功率的工作時間；若在其它輻照條件下，根據(jù)實(shí)際安裝情況，將配比關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 （2）對兩套配置比例分別為250%和160%的微小型光伏水泵系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，配置為250%的系統(tǒng)全天運(yùn)行時間近9小時，配置為160%的系統(tǒng)全天運(yùn)行時間近8小時。 （3）從水泵提水高度范圍及效率曲線中得出，對于最大提水高度是50m的光伏水泵系統(tǒng)，在30m時系統(tǒng)的綜合性能最佳。 （4）系統(tǒng)在組件、水泵、提水高度不變和太陽輻照強(qiáng)度變化不大時，針對不同管路的內(nèi)徑進(jìn)行了測試對比研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明管徑口徑與水泵出水口徑之比在1.25～1.60時抽水量變化不大；水泵出水口徑與管路內(nèi)徑之比在1:1.60時最佳。建議在管徑大的光伏水泵系統(tǒng)中管路口徑與水泵出水口徑之比取值為1.25，對于微型光伏水泵系統(tǒng)取值為1.60。 （5）對微小型光伏水泵系統(tǒng)中有無蓄電池及控制器進(jìn)行了測試，結(jié)果表明加蓄電池及控制器的系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，尤其在低輻照時提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，晴天多提水84L。由于蓄電池使用壽命較短，更換成本等原因，建議在微型系統(tǒng)中可以考慮，但大型系統(tǒng)中不作考慮。 【關(guān)鍵詞】：微小型光伏水泵 最佳配置 系統(tǒng)性能研究
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH38;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第1章 前言10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 太陽能光伏利用11-13
• 1.3 光伏水泵系統(tǒng)13-16
• 1.4 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 1.4.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第2章 光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-35
• 2.1 太陽能電池組件輸出特性18-24
• 2.1.1 光伏組件電特性參數(shù)及伏安特性18-23
• 2.1.2 光伏組件性能分析23
• 2.1.3 光伏組件電輸出23-24
• 2.2 離心式水泵和容積式水泵24-27
• 2.2.1 離心泵25
• 2.2.2 容積泵25-27
• 2.3 水泵性能參數(shù)27-30
• 2.4 水泵性能曲線圖30-32
• 2.5 光伏水泵系統(tǒng)控制32-34
• 2.5.1 CVT 最大功率跟蹤（恒壓跟蹤）32-33
• 2.5.2 導(dǎo)納增量法（incremental conductance，INC）33
• 2.5.3 擾動觀察法33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 光伏水泵系統(tǒng)配置研究35-49
• 3.1 光伏系統(tǒng)中的水泵比較35-38
• 3.1.1 光伏水泵系統(tǒng)中不同電動機(jī)的比較35
• 3.1.2 光伏系統(tǒng)中的離心式泵和容積式泵35-38
• 3.2 光伏水泵系統(tǒng)各因素分析38-43
• 3.2.1 太陽輻照度38-39
• 3.2.2 水泵啟動39-42
• 3.2.3 管路42-43
• 3.3 光伏水泵系統(tǒng)配比43-46
• 3.3.1 配比43-44
• 3.3.2 逆變器及組件修正44-45
• 3.3.3 配比結(jié)論45-46
• 3.4 實(shí)例工程46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 光伏水泵系統(tǒng)性能分析49-65
• 4.1 實(shí)驗(yàn)安裝50-52
• 4.1.1 試驗(yàn)中光伏組件傾角測試設(shè)計(jì)50-51
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)51-52
• 4.2 系統(tǒng)性能測試52-57
• 4.2.1 提水高度及效率52-53
• 4.2.2 太陽輻照強(qiáng)度53-56
• 4.2.3 管徑56-57
• 4.3 有、無蓄電池對系統(tǒng)抽水情況分析57-63
• 4.3.1 無蓄電池及控制器抽水58-61
• 4.3.2 加配蓄電池和控制器抽水61-63
• 4.4 微型水泵系統(tǒng)運(yùn)行注意事項(xiàng)63-64
• 4.4.1 系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決方法63-64
• 4.4.2 注意事項(xiàng)64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 結(jié)論與進(jìn)一步研究工作65-67
• 5.1 結(jié)論65
• 5.2 進(jìn)一步研究工作65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和研究成果70-71
• 致謝71

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