[发明专利]一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统

说明书

技术领域

本发明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系统。

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系统均采用传统的柴油机或电网作为动力源，不仅系统成本高，而且对环境易造成污染。近年来出现的光伏水泵系统，主要采用集中式一次提水技术构成农业灌溉系统，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，用于农业灌溉系统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系统的公开文献报道。

发明内容

本发明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系统，将集中式的大功率水泵系统变成分布式的小功率水泵系统，使光伏板的占地面积减少，并利用丘陵山区的高程，将小功率的水泵系统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系统存在的占地面积大、能耗和成本高等问题。

本发明的技术方案是：一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，包括若干组分层安装在不同海拔上的光伏水泵系统和蓄水池，每层所述蓄水池通过水泵和水管连接，每层所述光伏水泵系统用于给上一层所述蓄水池提水；

所述光伏水泵系统包括光伏板、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，使系统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系统和所述蓄水池之间的海拔高度差是一样的。

本发明的有益效果是：

1、本发明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，且各层的光伏水泵系统相互形成一个分布式网络。

2、本发明各系统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。