微小型光伏水泵系统性能研究

【摘要】：随着光伏发电技术不断提高，组件价格大幅降低，加之能源缺乏及环境的恶化使得光伏利用量剧增及范围不断扩大。光伏水泵由于无燃料耗费、无环境污染以及它的经济性等优点，使得近年来光伏水泵得到空前的重视和发展。作为一个新型发展的光伏产品，光伏水泵系统实际安装运行数量相比传统水泵安装数量微乎其微,各项性能测试研究几乎没有,所以安装中组件与水泵的配比只能靠个人有限经验。因此本文通过估算与分析部分实例工程系统中组件与水泵的配比经验，结合系统测试结果和两套自制微型光伏水泵系统结果对系统性能进行了分析研究，得到以下结论： （1）在云南全天辐照强度最大超过1000W/m2而不足1100W/m2的地区，光伏组件与水泵功率的最佳配比关系是139%—147%，但是对于大型光伏水泵系统为了节约投资成本，减少正午电力浪费等实际安装条件，可将配比关系适当缩小；而对于小型或微型光伏水泵系统配比关系适当增大，使系统全天增加满负荷功率的工作时间；若在其它辐照条件下，根据实际安装情况，将配比关系进行适当调整。 （2）对两套配置比例分别为250%和160%的微小型光伏水泵系统进行了实验研究，配置为250%的系统全天运行时间近9小时，配置为160%的系统全天运行时间近8小时。 （3）从水泵提水高度范围及效率曲线中得出，对于最大提水高度是50m的光伏水泵系统，在30m时系统的综合性能最佳。 （4）系统在组件、水泵、提水高度不变和太阳辐照强度变化不大时，针对不同管路的内径进行了测试对比研究，实验结果表明管径口径与水泵出水口径之比在1.25～1.60时抽水量变化不大；水泵出水口径与管路内径之比在1:1.60时最佳。建议在管径大的光伏水泵系统中管路口径与水泵出水口径之比取值为1.25，对于微型光伏水泵系统取值为1.60。 （5）对微小型光伏水泵系统中有无蓄电池及控制器进行了测试，结果表明加蓄电池及控制器的系统稳定性较好，尤其在低辐照时提高了系统稳定性，晴天多提水84L。由于蓄电池使用寿命较短，更换成本等原因，建议在微型系统中可以考虑，但大型系统中不作考虑。 【关键词】：微小型光伏水泵 最佳配置 系统性能研究
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH38;TM914.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 前言10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 太阳能光伏利用11-13
• 1.3 光伏水泵系统13-16
• 1.4 研究内容与创新点16-17
• 1.4.1 研究内容16-17
• 1.4.2 创新点17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 光伏水泵系统结构18-35
• 2.1 太阳能电池组件输出特性18-24
• 2.1.1 光伏组件电特性参数及伏安特性18-23
• 2.1.2 光伏组件性能分析23
• 2.1.3 光伏组件电输出23-24
• 2.2 离心式水泵和容积式水泵24-27
• 2.2.1 离心泵25
• 2.2.2 容积泵25-27
• 2.3 水泵性能参数27-30
• 2.4 水泵性能曲线图30-32
• 2.5 光伏水泵系统控制32-34
• 2.5.1 CVT 最大功率跟踪（恒压跟踪）32-33
• 2.5.2 导纳增量法（incremental conductance，INC）33
• 2.5.3 扰动观察法33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 光伏水泵系统配置研究35-49
• 3.1 光伏系统中的水泵比较35-38
• 3.1.1 光伏水泵系统中不同电动机的比较35
• 3.1.2 光伏系统中的离心式泵和容积式泵35-38
• 3.2 光伏水泵系统各因素分析38-43
• 3.2.1 太阳辐照度38-39
• 3.2.2 水泵启动39-42
• 3.2.3 管路42-43
• 3.3 光伏水泵系统配比43-46
• 3.3.1 配比43-44
• 3.3.2 逆变器及组件修正44-45
• 3.3.3 配比结论45-46
• 3.4 实例工程46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 光伏水泵系统性能分析49-65
• 4.1 实验安装50-52
• 4.1.1 试验中光伏组件倾角测试设计50-51
• 4.1.2 实验地点51-52
• 4.2 系统性能测试52-57
• 4.2.1 提水高度及效率52-53
• 4.2.2 太阳辐照强度53-56
• 4.2.3 管径56-57
• 4.3 有、无蓄电池对系统抽水情况分析57-63
• 4.3.1 无蓄电池及控制器抽水58-61
• 4.3.2 加配蓄电池和控制器抽水61-63
• 4.4 微型水泵系统运行注意事项63-64
• 4.4.1 系统运行中出现的问题及解决方法63-64
• 4.4.2 注意事项64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 结论与进一步研究工作65-67
• 5.1 结论65
• 5.2 进一步研究工作65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果70-71
• 致谢71

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