一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统技术方案

本发明专利技术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系统，本发明专利技术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系统且设有蓄水池。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，系统利用丘陵的高程差，将转换的电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能。每层的光伏水泵系统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。本发明专利技术光伏板占地面积小，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。

【技术实现步骤摘要】
一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统
本专利技术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。
技术介绍
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的技术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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案是：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。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术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、本专利技术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。3、该系统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系统存在的占地面积大、能耗和成本高等问题，实现了节能灌溉。4、系统控制器采用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为本专利技术的分布示意图。图2为本专利技术的系统框图。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。具体实施方式在本专利技术的描述中，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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。在本专利技术中，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专利技术中的具体含义。下面结合附图具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术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系统且设有蓄水池6分别组成各自的自压灌溉系统，每层所述蓄水池6通过水泵5连接，每层所述光伏水泵系统用于给上一层所述蓄水池6提水。如图2所示，所述光伏水泵系统包括光伏板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，使系统工作在所述光伏板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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，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系统和蓄水池(6)，每层所述蓄水池(6)通过水泵(5)及输水管连接，每层所述光伏水泵系统用于给上一层所述蓄水池(6)提水；所述光伏水泵系统包括光伏板(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。

【技术特征摘要】
1.一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，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系统和蓄水池(6)，每层所述蓄水池(6)通过水泵(5)及输水管连接，每层所述光伏水泵系统用于给上一层所述蓄水池(6)提水；所述光伏水泵系统包括光伏板(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系统，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，使系统工作在所述光伏板(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系统，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤跃，肖妹，汤玲迪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32