專利名稱：：一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種光伏水泵系統(tǒng)，具體地說(shuō)是涉及一種利用光伏水泵將地下水資源提升互地面人畜飲水的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：青藏高原屬中國(guó)西部的高寒高海拔地區(qū)，地廣人稀，電力負(fù)荷密度低，無(wú)電地區(qū)面積占有很大比例。青海省無(wú)電地區(qū)的農(nóng)牧區(qū)主要靠河水及柴油發(fā)電機(jī)帶動(dòng)水泵解決飲水問(wèn)題，這些解決飲水的方法一是不健康，二是能耗大。在牧區(qū)靠河流引水的牧民長(zhǎng)期忍受著河水含沙量大、水質(zhì)差、冬天河流冰凍取水困難等問(wèn)題的困擾，而使用柴油機(jī)水泵飲水的牧民，又碰到了柴油機(jī)利用率不高、油耗大、污染環(huán)境等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)70年代中期開始太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)的開發(fā)工作，但由于機(jī)型技術(shù)不是很成熟使其對(duì)高原特殊氣候自然條件不適合，對(duì)水質(zhì)要求高而未能廣泛推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和上述技術(shù)偏見(jiàn)，提供一種適合于高原特殊氣候的利用光伏水泵將地下水資源提升至地面人畜飲水的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)。本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)包括光伏電源、控制管理系統(tǒng)、光伏水泵、蓄水系統(tǒng)、閥門、供水網(wǎng)、輸電線、輸水管，所述的光伏電源通過(guò)輸電線與光伏水泵相連，光伏水泵與蓄水系統(tǒng)相連，控制管理系統(tǒng)分別與光伏水泵和閥門相連，閥門輸出端與供水網(wǎng)連接。本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果本實(shí)用新型是將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變成電能，然后由電能驅(qū)動(dòng)水泵來(lái)從井抽水達(dá)到揚(yáng)水的目的，同時(shí)通過(guò)蓄水解決光伏提水系統(tǒng)陰天和夜間無(wú)法提水的不足，保證用水的隨時(shí)性。本實(shí)用新型采用光伏水泵取水，無(wú)污染，不消耗燃料，維護(hù)簡(jiǎn)便，性能可靠，有效地了青藏高原無(wú)電地區(qū)缺電、缺水問(wèn)題，節(jié)省了能源，保護(hù)了環(huán)境。本實(shí)用新型采用水泵具有最高揚(yáng)程可達(dá)40米，流量最大可達(dá)4.OmVh，高可靠性、使用壽命長(zhǎng)、安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。光伏水泵技術(shù)是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，然后通過(guò)控制逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)水泵，它具有不消耗常規(guī)能源、無(wú)污染、無(wú)需遠(yuǎn)距離架設(shè)電線、全自動(dòng)、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)?？刂破骺刂扑惶结?，當(dāng)水泵脫離水源時(shí)，控制器可以自動(dòng)切斷電源，從而保護(hù)泵體。當(dāng)日照條件和水源條件充足時(shí)，停止的水泵可在20分鐘后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。控制器具有防止水泵反轉(zhuǎn)、過(guò)載、高溫保護(hù)功能?？刂破骺梢钥刂扑米畲筮\(yùn)行速度，可將泵速調(diào)整到流量為最大流量的30%。具有輸入最大功率跟蹤功能和逆變功能。對(duì)蓄電池具有欠壓保護(hù)和恢復(fù)功能。本實(shí)用新型在使用光伏提水系統(tǒng)，充分利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽(yáng)能資源，解決牧民群眾的人畜飲水問(wèn)題，為發(fā)展牧區(qū)小城鎮(zhèn)建設(shè)，進(jìn)行牲畜圈養(yǎng)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)，對(duì)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。因此，本項(xiàng)目將在如何解決人口相對(duì)分散，交通十分不便，經(jīng)濟(jì)較為落后地區(qū)人畜飲水提供了有效的解決途徑，有利于我國(guó)牧區(qū)現(xiàn)代水利發(fā)展。本實(shí)用新型可解決當(dāng)?shù)厝诵箫嬎畣?wèn)題，從而解決大量的人力，物力和財(cái)力，提高農(nóng)牧民的生活水平。光伏水泵利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽(yáng)能資源，解決人畜飲水及草原灌溉。它是綠色環(huán)保型供水裝置，沒(méi)有常規(guī)能源消耗，不需人照顧，全自動(dòng)工作。它具有不消耗常規(guī)能源、無(wú)污染、無(wú)需遠(yuǎn)距離架設(shè)電線、全自動(dòng)、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)供水量大，可以解決較多用戶和牲畜飲水問(wèn)題，適合整個(gè)村落的使用。系統(tǒng)還采用了大型蓄水箱進(jìn)行儲(chǔ)水，可以保證無(wú)日照時(shí)正常供水。并擴(kuò)大了農(nóng)村利用可再生能源的范圍。光伏水泵建成后，牲畜不需要到幾公里之外飲水，減少對(duì)草場(chǎng)的踐踏，同時(shí)產(chǎn)草量大幅度提高，部分實(shí)現(xiàn)圈養(yǎng)，減輕超載量，扼制草原退化和改善草原生態(tài)環(huán)境。使得農(nóng)村利用可再生能源范圍由以往單一的太陽(yáng)能利用擴(kuò)展開來(lái)，更加有力地加強(qiáng)了資源的利用。本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)有如下附圖圖1為本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)工作原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)配電原理結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、光伏電源；2、控制管理系統(tǒng)；3、光伏水泵；4、蓄水系統(tǒng)；5、閥門；6、供水網(wǎng)；7、輸電線；8、輸水管。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。如圖l-圖3所示，本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)包括光伏電源1、控制管理系統(tǒng)2、光伏水泵3、蓄水系統(tǒng)4、閥門5、供水網(wǎng)6、輸電線7、輸水管8，所述的光伏電源1通過(guò)輸電線7與光伏水泵3連接，光伏水泵3與蓄水系統(tǒng)4相連，控制管理系統(tǒng)2分別與光伏水泵3和閥門5連接，閥門5輸出端與供水網(wǎng)6連接。所述的控制管理系統(tǒng)2具有PLC可編程控制的功能特點(diǎn)。所述的光伏水泵3設(shè)置在機(jī)井下，光伏水泵3通過(guò)輸水管8與蓄水系統(tǒng)4連接。所述的光伏水泵3最大流量4.0m3/h，最大揚(yáng)程40m。實(shí)施例l。本實(shí)用新型一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)包括光伏電源1、控制管理系統(tǒng)2、光伏水泵3、蓄水系統(tǒng)4、閥門5、供水網(wǎng)6、輸電線7、輸水管8，所述的光伏電源1通過(guò)輸電線7與光伏水泵3連接，光伏水泵3與蓄水系統(tǒng)4相連，控制管理系統(tǒng)2分別與光伏水泵3和閥門5連接，閥門5輸出端與供水網(wǎng)6連接。所述的控制管理系統(tǒng)2具有PLC可編程控制的功能特點(diǎn)。所述的光伏水泵3設(shè)置在機(jī)井下，光伏水泵3通過(guò)輸水管8與蓄水系統(tǒng)4連接。所述的光伏水泵3最大流量4.0mVh，最大揚(yáng)程40m。實(shí)施步驟1.鉆探30米機(jī)井一眼，孔徑500mm，下入250mm供水專用井管。2.由于光伏水泵3系統(tǒng)在陰天和夜間無(wú)法提水，因此制作水箱，保證用水的隨時(shí)性。3.采用集中供水點(diǎn)供水，對(duì)水箱及其他設(shè)備采取保溫措施。4.飲羊槽供當(dāng)?shù)厣箫嬎?。太?yáng)電池組件選用了SHARP公司生產(chǎn)的NT-R5E3E型太陽(yáng)電池組件。太陽(yáng)電池組件的主要技術(shù)參數(shù)為單晶硅太陽(yáng)電池NT-R5E3E;標(biāo)稱功率Pm:175Wp;最大功率電壓Vm:35.4V;最大功率電流Im:4.95A;開路電壓Voc:44.4V;短路電流Isc:5.4A;最大系統(tǒng)電壓1000V;—塊電池板尺寸為157.5cmX82.6cm;光伏水泵選型本實(shí)用新型選用了LORENTZ公司生產(chǎn)的PS1200HR-20型的光伏水泵兩臺(tái)。該公司生產(chǎn)的水泵具有最高揚(yáng)程可達(dá)240米，流量最大可達(dá)21m7h，高可靠性、使用壽命長(zhǎng)、安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)的高科技產(chǎn)品?！鳳S1200HR-20型的光伏水泵的主要性能參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0042]PS1200HR-20型的光伏水泵組成及特點(diǎn)控制管理系統(tǒng)2太陽(yáng)陣列的輸出特性具有強(qiáng)烈的非線性，而且和太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度、陰、晴、雨、霧等現(xiàn)象條件有密切關(guān)系，其輸出隨日照而變化的是直流電量，而作為光伏陣列負(fù)載的光伏水泵，它的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有時(shí)是直流電機(jī)，有時(shí)是交流電機(jī)甚至還有其他新型電機(jī)，它們同樣具有非線性性質(zhì)，在這種情況下要使光伏水泵系統(tǒng)工作在較理想的工況，就要有一個(gè)適配器，使電機(jī)負(fù)載之間達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。PS1200型的光伏水泵適配器的功能特點(diǎn)為控制水泵系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。該控制管理系統(tǒng)2不用潛入水中，安裝方便，性能穩(wěn)定?？刂乒芾硐到y(tǒng)2控制水位探針，當(dāng)水泵脫離水源時(shí)，控制管理系統(tǒng)2可以自動(dòng)切斷電源，從而保護(hù)泵體。當(dāng)日照條件和水源條件充足時(shí)，停止的光伏水泵3可在20分鐘后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)?？刂乒芾硐到y(tǒng)2具有防止水泵反轉(zhuǎn)、過(guò)載、高溫保護(hù)功能?？刂乒芾硐到y(tǒng)2可以控制水泵最大運(yùn)行速度，可將泵速調(diào)整到流量為最大流量的30%。具有輸入最大功率跟蹤功能和逆變功能。對(duì)蓄電池具有欠壓保護(hù)和恢復(fù)功能。最大效率為92%(泵體+控制器)。防護(hù)等級(jí)IP54(要求密封、防風(fēng)雨)。PS1200型控制器性能參數(shù)輸入電壓72-96VDC;最大開路電壓200VDC;蓄電池輸入電壓96VDC;最小分?jǐn)嚯妷?8VDC;重新啟動(dòng)電壓96VDC;輸出電壓30-95VAC;電機(jī)和水泵光伏水泵3系統(tǒng)的一切措施都是為了能穩(wěn)定、可靠的多出水，或者說(shuō)最后都要落實(shí)在電機(jī)、水泵的工作上，它們往往構(gòu)成一個(gè)總成件，這個(gè)總成件要求有最大限度的可靠性和高效率，對(duì)于光伏水泵3而言，電機(jī)和光伏水泵3的搭配并不象常見(jiàn)的電機(jī)和水泵搭配那樣"隨便"，由于電機(jī)的功率等級(jí)、電壓等級(jí)在很大程度上受到太陽(yáng)電池陣列的電壓等級(jí)和功率等級(jí)的制約，因此對(duì)光伏水泵3揚(yáng)程、流量的要求被反應(yīng)到電機(jī)上時(shí)往往必須在兼顧陣列結(jié)構(gòu)的條件下專門設(shè)計(jì)。光伏水泵系統(tǒng)中光伏水泵3的選擇與設(shè)計(jì)也有其特點(diǎn)。根據(jù)用戶對(duì)流量、揚(yáng)程的不同要求，按經(jīng)濟(jì)性、可靠性大大致可按以下原則選擇泵型要求流量小、揚(yáng)程高的用戶，宜選用容積式水泵；要求流量較大，且揚(yáng)程也較高的用戶，宜選用潛水式水泵；需要流量較大、但揚(yáng)程卻較低的用戶，一般宜采用自吸式水泵。本實(shí)用新型目采用了HR-20-l型潛水式螺旋水泵。HR-20-l型的光伏水泵的功能特點(diǎn)為無(wú)刷直流電機(jī)，材料為不銹鋼(AISI316)，使用壽命長(zhǎng)。電機(jī)內(nèi)不帶電，可以充滿水，具有空載保護(hù)功能。電極可承受一定的壓力，可以在水中無(wú)限潛入。電機(jī)內(nèi)可存在的固體物質(zhì)如碳、陶器類。該螺旋泵的定子由抗磨損的橡膠制成，轉(zhuǎn)子是由硬鉻鍍層、抗腐蝕的不銹鋼制成。它比一般泵更具有耐砂石的特點(diǎn)。具有自我清潔功能。b)HR-20-l型的光伏水泵的性能參數(shù)系列號(hào)ND10609247;最大流量4.OmVh;最大揚(yáng)程40m;太陽(yáng)電池方陣1與光伏水泵3的匹配設(shè)計(jì)1.太陽(yáng)電池安裝方式設(shè)計(jì)陽(yáng)光是驅(qū)動(dòng)光伏水泵3的動(dòng)力，充足的陽(yáng)光對(duì)于光伏水泵3的正常運(yùn)行是十分必要的，考慮到更有效的利用太陽(yáng)能，以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件、預(yù)防偷竊和破壞行為等因素，太陽(yáng)電池組件安裝在房頂或采用較高位置支架式安裝方式。2.容量匹配設(shè)計(jì)光伏陣列1由眾多的太陽(yáng)電池串、并聯(lián)構(gòu)成，其作用是直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流形式的電能。目前用于光伏水泵系統(tǒng)的太陽(yáng)電池多為硅太陽(yáng)電池，本實(shí)用新型選用容量為175Wp單晶硅太陽(yáng)電池，最大功率電壓為35.4V;最大功率電流為4.95A;根據(jù)該項(xiàng)目對(duì)流量和揚(yáng)程的要求，水泵控制器輸入電壓為72-96V。經(jīng)計(jì)算需用12塊同型號(hào)的太陽(yáng)電池板，采用3(串)X2(并)接線方式，一組方陣為一臺(tái)水泵供電，共需兩組方陣。3.水泵控制器安裝設(shè)計(jì)由于水泵控制器要求防雨，而且強(qiáng)光照射會(huì)影響水泵性能，因此在設(shè)計(jì)控制器安裝位置時(shí)認(rèn)為將控制器安裝在室內(nèi)較合適。4.水泵泵體安裝設(shè)計(jì)根據(jù)需水量設(shè)計(jì)水泵的數(shù)量和水泵在水井中的安放位置。權(quán)利要求一種適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)，包括光伏電源(1)、控制管理系統(tǒng)(2)、光伏水泵(3)、蓄水系統(tǒng)(4)、閥門(5)、供水網(wǎng)(6)、輸電線(7)、輸水管(8)，其特征在于所述的光伏電源(1)通過(guò)輸電線(7)與光伏水泵(3)連接，光伏水泵(3)與蓄水系統(tǒng)(4)相連，控制管理系統(tǒng)(2)分別與光伏水泵(3)和閥門(5)連接，閥門(5)輸出端與供水網(wǎng)(6)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)，其特征在于所述的控制管理系統(tǒng)(2)具有PLC可編程控制的功能特點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)，其特征在于所述的光伏水泵(3)設(shè)置在機(jī)井下，光伏水泵(3)通過(guò)輸水管(8)與蓄水系統(tǒng)(4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)，其特征在于所述的光伏水泵(3)最大流量4.0mVh，最大揚(yáng)程40m。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光伏水泵系統(tǒng)，具體地說(shuō)是涉及一種利用光伏水泵將地下水資源提升互地面人畜飲水的適用于高寒地區(qū)的光伏電源提水供水系統(tǒng)。本實(shí)用新型所述的光伏電源通過(guò)輸電線與水泵連接，水泵與蓄水系統(tǒng)相連，控制管理系統(tǒng)分別與水泵和閥門連接，閥門輸出端與供水網(wǎng)連接。本實(shí)用新型是將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變成電能，然后由電能驅(qū)動(dòng)水泵來(lái)從井抽水達(dá)到揚(yáng)水的目的，同時(shí)通過(guò)蓄水解決光伏提水系統(tǒng)陰天和夜間無(wú)法提水的不足，保證用水的隨時(shí)性。本實(shí)用新型采用光伏水泵取水，地污染，不消耗燃料，維護(hù)簡(jiǎn)便，性能可靠，有效地了青藏高原無(wú)電地區(qū)缺電、缺水問(wèn)題，節(jié)省了能源，保護(hù)了環(huán)境。文檔編號(hào)E03B5/04GK201459802SQ200920083098公開日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年7月30日優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日發(fā)明者劉宏,張治民,李田珍申請(qǐng)人:青海光明工程有限公司