CN204598885U - 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏*** - Google Patents

一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏*** Download PDF

Info

Publication number
CN204598885U
CN204598885U CN201520182090.0U CN201520182090U CN204598885U CN 204598885 U CN204598885 U CN 204598885U CN 201520182090 U CN201520182090 U CN 201520182090U CN 204598885 U CN204598885 U CN 204598885U
Authority
CN
China
Prior art keywords
photovoltaic
water
water pump
cistern
photovoltaic panel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn - After Issue
Application number
CN201520182090.0U
Other languages
English (en)
Inventor
汤跃
肖妹
汤玲迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201520182090.0U priority Critical patent/CN204598885U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204598885U publication Critical patent/CN204598885U/zh
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型属于新能源利用及丘陵山区农业灌溉领域的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，按照海拔的不同对丘陵进行分层，每层都安装了一套光伏水泵***且设有蓄水池。光伏板将采集的太阳光能转换成电能，变频逆变器将光伏板输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机工作，水泵在电机的驱动下将低水位的水抽到上层蓄水池并储存，***利用丘陵的高程差，将转换的电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能。每层的光伏水泵***通过液位传感器来检测上一层蓄水池的水位，并将水位信号通过无线网络发送至远程控制终端，可避免现场看守，省时省力。本实用新型光伏板占地面积小，扬程低，使用灵活方便，且电能存储成本低，能够有效的实现节能灌溉。

Description

一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***
技术领域
本实用新型涉及新能源利用及农业灌溉领域，特别是一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***。
背景技术
目前，随着能源的日渐短缺以及环境的日益恶化，绿色清洁能源的开发与利用提供了解决全球性能源和环境危机的有效途径，而太阳能是目前开发和利用最可靠的清洁能源之一。我国大部分农作物灌溉***均采用传统的柴油机或电网作为动力源，不仅***成本高，而且对环境易造成污染。近年来出现的光伏水泵***，主要采用集中式一次提水技术构成农业灌溉***，由于水泵需求功率大，太阳能电池板占地面积也较大，使得土地的利用率下降，不符合集约化农业的要求。专利号为ZL201120454103.7的实用新型专利公开了一种太阳能提灌站，主要由电池板、逆变器、光伏控制器、动力线路及大容量蓄水池构成，该专利在具体实施方案中所描述的水泵功率为9.2kW，太阳能电池板就需要115块，占地面积较大，而且，该专利中的蓄水池未涉及蓄能功能，用于农业灌溉***时还要再次使用水泵加压，造成能源浪费。
经检索，未发现有基于分层提水蓄能的丘陵山区分布式自压灌溉光伏***的公开文献报道。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于丘陵山区分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，将集中式的大功率水泵***变成分布式的小功率水泵***，使光伏板的占地面积减少，并利用丘陵山区的高程，将小功率的水泵***分层安装在丘陵山区的不同高程，使得光伏板转换的太阳能变成水池中的势能，达到蓄能的目的，需要灌溉时，用上层蓄水池所具有的势能对下层农作物进行自压灌溉，达到节能的目的，克服了采用集中式一次提水技术构成的农业灌溉***存在的占地面积大、能耗和成本高等问题。
本实用新型的技术方案是：一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，包括若干组分层安装在不同海拔上的光伏水泵***和蓄水池，每层所述蓄水池通过水泵和水管连接，每层所述光伏水泵***用于给上一层所述蓄水池提水；
所述光伏水泵***包括光伏板、与所述光伏板连接的变频逆变器，所述变频逆变器通过变频逆变电路依次与电机、所述水泵和所述蓄水池连接；
所述光伏板将采集的太阳光能转换成电能，所述变频逆变器将所述光伏板输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机工作，所述电机带动水泵将低水位的水抽到上层所述蓄水池并储存，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能；
所述变频逆变器与控制器连接，所述控制器调节所述变频逆变器的输出电压，从而实现对所述电机和所述水泵的控制。
上述方案中，所述控制器还包括MPPT模块，所述MPPT模块与所述光伏板连接，用来判别所述光伏板实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板输出的最大功率点进行跟踪，使***工作在所述光伏板的最大功率点处。
进一步的，所述MPPT模块通过所述控制器的输出功率计算模块对所述光伏板的输出电压和电流进行实时采样，并计算出输出功率，随着输出功率的变化，所述控制器的调速模块通过改变所述变频逆变电路的输出电压对所述电机进行调速，使所述水泵在当前光照下能输出最大的流量。
上述方案中，还包括安装在每层所述蓄水池里的液位传感器，所述液位传感器与所述控制器连接；所述液位传感器实时检测所述蓄水池的水位，将水位信号发送到所述控制器的水位检测模块。
上述方案中，还包括远程控制终端，所述远程控制终端与协调器连接，每层所述控制器通过与其连接的无线信号收发器将所述水位信号发送至所述协调器，所述协调器将信号传输到所述远程控制终端，由所述远程控制终端进行数据处理并发出相应的指令，再通过所述协调器发送到每层所述无线信号收发器并传输给所述控制器，所述控制器依据接收到的指令控制所述电机的启停，实现远程操控。
进一步的，所述控制器为MSP430单片机。
上述方案中，相邻的两层所述光伏水泵***和所述蓄水池之间的海拔高度差是一样的。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型中应用于丘陵山区不同层之间进行分层提水蓄能，将光伏板转换的电能储存为蓄水池中水的势能，上层蓄水池中的水顺着丘陵的坡度自流，用于灌溉低层的农作物，且各层的光伏水泵***相互形成一个分布式网络。
2、本实用新型各***通过液位传感器检测蓄水池水位，并将检测到的水位信号通过无线网络和远程控制终端进行通信，实现远程操控避免现场看守，省时省力。
3、该***所需的光伏板占地面积小，可以就地安装，就地使用，就地消化电能，不仅能充分并有效地利用太阳光照对丘陵山区进行农业灌溉，而且解决了电能储存的问题克服了采用集中式一次提水技术构成的农业灌溉***存在的占地面积大、能耗和成本高等问题，实现了节能灌溉。
4、***控制器采用MSP430单片机为处理器，其具有超低功耗和高性能的优点。
附图说明
图1为本实用新型的分布示意图。
图2为本实用新型的***框图。
图3为最大功率点跟踪流程图。
图4为无线通信流程图。
图中：1、光伏板；2、变频逆变器；201、变频逆变电路；3、控制器；301、输出功率计算模块；302、MPPT模块；303、调速模块；304、水位检测模块；305、无线信号接收器；4、电机；5、水泵；6、蓄水池；7、液位传感器；8、协调器；9、远端控制终端。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
如图1所示，在丘陵垂直方向，按照海拔的不同进行分层，每层都安装了一套光伏水泵***且设有蓄水池6分别组成各自的自压灌溉***，每层所述蓄水池6通过水泵5连接，每层所述光伏水泵***用于给上一层所述蓄水池6提水。
如图2所示，所述光伏水泵***包括光伏板1、与所述光伏板1连接的变频逆变器2，所述变频逆变器2通过变频逆变电路201依次与电机4、所述水泵5和所述蓄水池6连接；
所述光伏板1将采集的太阳光能转换成电能，所述变频逆变器2将所述光伏板1输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机4工作，所述电机4带动水泵5将低水位的水抽到上层所述蓄水池6并储存，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能。
所述变频逆变器2与控制器3连接，所述控制器3调节所述变频逆变器2的输出电压，从而实现对所述电机4和所述水泵5的控制。
所述控制器3还包括MPPT模块302，所述MPPT模块302与所述光伏板1连接，用来判别所述光伏板1实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板1输出的最大功率点进行跟踪，使***工作在所述光伏板1的最大功率点处。
所述MPPT模块302通过所述控制器3的输出功率计算模块301对所述光伏板1的输出电压和电流进行实时采样，并计算出输出功率，随着输出功率的变化，所述控制器3的调速模块303通过改变所述变频逆变电路201的输出电压对所述电机4进行调速，使所述水泵5在当前光照下能输出最大的流量。
每层所述蓄水池6里还安装有液位传感器7，所述液位传感器7与所述控制器3连接；所述液位传感器7实时检测所述蓄水池6的水位，将水位信号发送到所述控制器3的水位检测模块304，所述控制器3控制所述电机4的启停。
该***还包括远程控制终端9，所述远程控制终端9与协调器8通过串口、并口或者USB接口连接，每层所述控制器3通过与其连接的无线信号收发器305将所述水位信号发送至所述协调器8，所述协调器8将信号传输到所述远程控制终端9进行数据处理并发出相应的指令，再通过所述协调器8发送到每层所述无线信号收发器305并传输给所述控制器3，所述控制器3依据接收到的指令控制所述电机4的启停，实现远程操控。
所述控制器3为MSP430单片机。
本实用新型的工作方法：各层上的光伏水泵***形成分布式的网络，且各***的工作状态互不影响，***正常工作时，当太阳光照射到由多块太阳能电池板组合成的所述光伏板1时,所述光伏板1将太阳能转换成电能，即输出直流电压，从所述光伏板1输出的直流电压经所述
变频逆变器2的变频电路升压后再经逆变电路变换成交流电压输出，输出的交流电压驱动所述电机4在相应的转速下运转，此时与电机轴相连的所述水泵5在相同的转速下运行，将一定流量的水抽到上一层的所述蓄水池6中，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能，当该层的农作物需水时直接将上层所述蓄水池6中的水，通过自流的方式用于农作物灌溉。
本实用新型中相邻的两层所述光伏水泵***和所述蓄水池6之间的海拔高度差是一样的，即所述水泵5抽水时各层之间的扬程大小一致，受水泵性能参数的影响，仅当太阳光照达到一定的强度时，即水泵的实际扬水高度高于扬水阈值时，所述水泵5才能在相邻两层之间提水，***才能正常工作。
所述控制器3是以超低功耗，高性能的MSP430单片机为处理器，所述输出功率计算模块301通过实时采样光伏阵列的输出电压电流，并将模拟量的电压电流经过12位A/D转换成数字量输入所述MSP430单片机，所述MSP430单片机通过最大功率点跟踪(MPPT)模块来判别该实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板1输出的最大功率点进行跟踪，使***工作在所述光伏板1的最大功率点处，与此同时随着输出功率的变化，所述调速模块303通过改变逆变电路的输出电压对电机的进行调速，使所述水泵5工作在相应的工况下，直至所述水泵5在当前光照下能输出最大的流量。所述水位检测模块304通过所述液位传感器7实时检测所述蓄水池6中水的高度，并将水位反馈给所述MSP430单片机，所述MSP430单片机通过串口将水位信号传输给所述无线信号收发器305，再由所述无线信号收发器305传输到所述远程控制终端9。
由于所述光伏板1的输出功率是由负载的状态决定的，为了充分利用太阳光照使所述光伏板1工作在其最大功率点处，应实时跟踪所述光伏板1的最大功率并调节负载的工作状态，使所述光伏板1的输出功率即为当前光照下的最大功率。最大功率点跟踪(MPPT)的原理如图3示，通过所述MSP430单片机的A/D模块对电池板的输出电压(Uo)、电流(Io)进行实时采样，并计算出输出功率(Po)，然后对输出电压施加扰动△U，比较扰动前后的功率变化，不断的调节电机水泵的工作状态直至所述光伏板1的输出功率稳定在最大功率点处，使得所述光伏板1输出最大功率。
每层的所述光伏水泵***通过所述液位传感器7检测所述蓄水池6中的水位，并将水位信号通过所述无线信号收发器305发送至汇聚节点，即所述协调器8，最终将信号传输到所述远程控制终端9，进行数据处理并发出相应的指令，并通过所述无线信号收发器305发送至相互独立的所述光伏水泵***，实现无线检测蓄水池水位并远程操控各分布式光伏水泵***的运行状态。
其中无线通讯流程如图4所示，当所述液位传感器7检测到所述蓄水池6中的水位信号时，MSP430单片机程序调用无线通讯模块，对硬件进行初始化，寻找并连接匹配的接收装置，建立网络，网络建立成功之后，所述MSP430单片机将解码后的水位信号通过所述无线信号收发器305传输给所述协调器8，所述协调器8通信接口传输给所述远程控制终端9，所述远程控制终端9对信号进行分析，并给出相应的操作指令，由通信接口传递至所述MSP430单片机无线信号接收模块。
本实用新型适用于丘陵山区的农业灌溉，将底层的水逐级地往上层调，来满足农业灌溉的需求，且一座丘陵各层上的光伏水泵***形成一个分布式的传感器网络，并由一个远程终端进行控制，免现场看守，省时省力。该***所需的光伏板占地面积小，可以就地安装，就地使用，就地消化电能，不仅能充分并有效地利用太阳光照对丘陵山区进行农业灌溉，而且解决了电能储存的问题克服了采用集中式一次提水技术构成的农业灌溉***存在的占地面积大、能耗和成本高等问题，实现了节能灌溉。
所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，包括若干组分层安装在不同海拔上的光伏水泵***和蓄水池(6)，每层所述蓄水池(6)通过水泵(5)及输水管连接，每层所述光伏水泵***用于给上一层所述蓄水池(6)提水；
所述光伏水泵***包括光伏板(1)、与所述光伏板(1)连接的变频逆变器(2)，所述变频逆变器(2)通过变频逆变电路(201)依次与电机(4)、所述水泵(5)和所述蓄水池(6)连接；
所述光伏板(1)将采集的太阳光能转换成电能，所述变频逆变器(2)将所述光伏板(1)输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机(4)工作，所述电机(4)带动水泵(5)将低水位的水抽到上层所述蓄水池(6)并储存，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能；
所述变频逆变器(2)与控制器(3)连接，所述控制器(3)调节所述变频逆变器(2)的输出电压，从而实现对所述电机(4)和所述水泵(5)的控制。
2.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，所述控制器(3)还包括MPPT模块(302)，所述MPPT模块(302)与所述光伏板(1)连接，用来判别所述光伏板(1)实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板(1)输出的最大功率点进行跟踪，使***工作在所述光伏板(1)的最大功率点处。
3.根据权利要求2所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，所述MPPT模块(302)通过所述控制器(3)的输出功率计算模块(301)对所述光伏板(1)的输出电压和电流进行实时采样，并计算出输出功率，随着输出功率的变化，所述控制器(3)的调速模块(303)通过改变所述变频逆变电路(201)的输出电压对所述电机(4)进行调速，使所述水泵(5)在当前光照下能输出最大的流量。
4.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，还包括安装在每层所述蓄水池(6)里的液位传感器(7)，所述液位传感器(7)与所述控制器(3)连接；所述液位传感器(7)实时检测所述蓄水池(6)的水位，将水位信号发送到所述控制器(3)的水位检测模块(304)。
5.根据权利要求1或4所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，还包括远程控制终端(9)，所述远程控制终端(9)与协调器(8)连接，每层所述控制器(3)通过与其连接的无线信号收发器(305)将所述水位信号发送至所述协调器(8)，所述协调器(8)将信号传输到所述远程控制终端(9)，由所述远程控制终端(9)进行数据处理并发出相应的指令，再通过所述协调器(8)发送到每层所述无线信号收发器(305)并传输给所述控制器(3)，所述控制器(3)依据接收到的指令控制所述电机(4)的启停，实现远程操控。
6.根据权利要求5所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，所述控制器(3)为MSP430单片机。
7.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***，其特征在于，相邻的两层所述光伏水泵***和所述蓄水池(6)之间的海拔高度差是一样的。
CN201520182090.0U 2015-03-27 2015-03-27 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏*** Withdrawn - After Issue CN204598885U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520182090.0U CN204598885U (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201520182090.0U CN204598885U (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204598885U true CN204598885U (zh) 2015-09-02

Family

ID=53951503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201520182090.0U Withdrawn - After Issue CN204598885U (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204598885U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104756833A (zh) * 2015-03-27 2015-07-08 江苏大学 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***
US11567551B2 (en) 2020-07-28 2023-01-31 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Adaptive power supply

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104756833A (zh) * 2015-03-27 2015-07-08 江苏大学 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***
US11567551B2 (en) 2020-07-28 2023-01-31 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Adaptive power supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104756833B (zh) 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***
CN101109387B (zh) 具有水压控制功能的光伏水泵***
CN202635265U (zh) 物联网节点式灌溉控制***
CN204082508U (zh) 一种光伏水泵控制装置
CN107035672A (zh) 实现节水和能源优化灌溉的光伏水泵***及其控制方法
CN204598885U (zh) 一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏***
CN201103546Y (zh) 一种高效率光伏水泵***
CN102146691B (zh) 耙吸挖泥船功率控制***及功率调节方法
CN105284553A (zh) 立体绿化智能节水灌溉***
CN103787519B (zh) 以风能和太阳能互补为动力的水体增氧***及其控制方法
CN203892135U (zh) 一种太阳能光伏扬水水泵
CN219741434U (zh) 一种光伏农用供水机组
CN105137944B (zh) 用于浮标式高频地波雷达的智能供电控制***
CN110651692B (zh) 一种农业智能节水灌溉***中的一体化阀门控制器
CN205089541U (zh) 一种光伏水泵***
CN206129578U (zh) 优化出水量的光伏水泵***
CN210143472U (zh) 一种灌溉用的太阳能取水***
CN205756153U (zh) 一种风光电互补提水灌溉控制装置
CN210464549U (zh) 一种基于4g的地下水在线监测***
CN103204556A (zh) 太阳能控藻机
CN205229826U (zh) 太阳能电站跟踪***
CN202707399U (zh) 一种太阳能光伏水泵***
CN207229319U (zh) 一种能追踪太阳能板最大功率的深井泵变频器
CN219875190U (zh) 基于5g的太阳能智慧高效提水***
CN206111450U (zh) 一种光伏水泵***

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AV01 Patent right actively abandoned
AV01 Patent right actively abandoned

Granted publication date: 20150902

Effective date of abandoning: 20171114