较大功率(比如说,功率大于10KW或更大时)的光伏水泵系统中,驱动电机仍不乏采用三相交流异步电机者,其中异步电机通常采用湿式护套绕组,由于槽满率低的结构特点,其效率通常较同等功率的直流永磁无刷电机低得多,但是其构造相对简单,造价相对低廉,油浸电机不适于用在同时提供人畜饮水的供水系统中,因此还有一定需求。其驱动控制的是的变频与控制一体化电源,本质上是将变频技术与光伏阵列功率点跟踪技术及若干必要的运行保护措施集合在同一个控制器中,由中央控制器完成光伏水泵系统中所需的全部控制功能,这样做的优点是系统稳定性好,结构紧凑,电机电压等级可按阵列配置自由优化选择,制造成本低,同时可以充分考虑到光伏水泵户外长时间无人值守、全自动运行等特点,在散热、防尘、防雷及各种的保护措施(如打干保护)等方面给予特殊考虑,较之“拼凑式”结构具有高得多的经济性和可靠性。
提取地下水的关键是动力,可是在电网未及的大西北边远农村,动力正是首缺,我国目前还有将近8000万人口居住在新疆、青海、西藏、甘肃、内蒙等省份的边远无电或严重缺电的干旱地区,这些地区的共同特点是人口密度低、居住分散、交通不便、气温偏低但太阳能资源丰富,有些地区还具有相当丰富的地下水资源。那里的人民渴望能用上电以解决他们的照明、洁净人畜饮水和农牧区灌溉、通讯、小家电甚至小规模的农产品加工问题。35VK供电线路的造价超过80,000元/公里,这种小负荷、长距离的输电方式显然是不经济的。
光伏水泵系统的社会和经济效益
长期以来,如何在能源层面解决山区、旱区、草原牧场、荒漠化地区的提水供水,一直是困扰国内外农牧业发展和生态建设的一道技术性难题。
近几年,光伏水泵系统迎合了大规模的农田、草场、荒漠等需求市场,可广泛应用于边远无电、缺电地区人畜用水、农田灌溉、荒漠治理。系统在无需任何外来能源的情况下可以机动灵活地用于农田灌溉、提供洁净人畜饮水、发展庭院经济、美化园区、构造彩色喷泉、为养鱼、养虾池增氧、海滨盐场供排水等。且太阳能水泵系统的应用无需蓄电池,节省了电池更换的费用,减少了电池对环境造成的污染,符合我国可持续发展的战略。
为了发挥光伏组件的效率,在外部环境和负载变化的情况下使光伏组件仍保持功率的输出,就需要不断调节光伏组件的工作电压,使其输出功率化,这个功率调节过程被称为功率点跟踪(MPPT)。通过对这些曲线分析可知,除了在 Pa、Pb、Pc 点阻抗达到了阻抗匹配外,其他点都未能实现阻抗匹配,即输出功率未达到点,这说明采用光伏组件直接与水泵电机耦合会导致系统功率不能充分发挥,即总效率欠佳。因此,若想充分发挥光伏组件的效率,化提高瞬时功率,就需对功率点进行跟踪。
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