CN102072090B - 户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统 - Google Patents

户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统 Download PDF

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户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，包括智能控制器、风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关、潜水电泵、水箱、变压器、整流器、蓄电池组以及逆变器，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组电连接，所述的换向开关与潜水电泵电连接，该潜水电泵与水箱连接，所述的换向开关还依次通过变压器以及整流器与蓄电池组电连接，所述的蓄电池组与逆变器电连接，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组控制连接。本发明实现了低成本一机两用，大大降低用户设备造价。

Description

户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统
技术领域
本发明涉及风光发电与提水系统，特别是涉及一种户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统。
背景技术
在内蒙古草原等许多无电区的农牧民，绝大多数都选择在有饮用水的地方居住，即依水而居。但是在草原上的大多数地区地下水都很深，有时水井的深度超过百米，不论用人蓄提水，都很困难。
农牧民当然希望能用电泵提水。但因无电网，传统方式的用市电电泵提水是不可能的，因此就出现了风力提水机、风力发电提水机和光伏水泵等专用提水系统。
人类很早以前就开始利用风力提水，风力提水作为风能利用的主要方式之一，是一种简单、可靠、有效的实用技术。目前国内外利用风能提水的装置大致分为二类：
一种是由风轮直接拖动机械装置提水的风力提水机，另一种是先由风轮拖动发电机产生电能，再由电动机驱动水泵提水的风力发电提水系统；一般风力提水机只能提水，不能发电，且风力提水机扬程较低，无法达到高扬程。风力发电提水机是风机先发电，然后用电泵提水，所配潜水电泵多数是三相380V异步电动机。但是风力发电提水机不配蓄电池和逆变器供电系统。
此外，太阳能也是一种安全、洁净、无污染的绿色能源，在太阳电池问世后，又出现了光伏水泵，采用太阳能光伏电力提水设备解决无电地区的人畜饮水和灌溉问题，也是理想的方式之一。但目前光电价格偏高，同功率相比，风电价格约为光电的1/4-1/3左右。
风力提水机、风力发电提水机和光伏水泵只能解决用水问题，用户要解决彩电和照明等日常用电，则还需另建一套风力或风光互补发电系统。显然价格高，维护量大，农牧民难以接受。
另外还有一种风力或风光互补发电系统由于配备了大容量蓄电池和较大功率的逆变器，所以系统既可以供彩电和照明等日常用电也可以提水，是一种一机两用系统。
但是由于这种系统用逆变器驱动电泵提水，需要储存较多电能用于电泵提水，所以蓄电池要加大容量，造成价格升高；同时逆变器提水时，水泵的功率不能大于逆变器功率的20％，使用户的逆变器的功率比只供日常照明和观看彩电的逆变器的功率要大3～5倍，造成成本的进一步上升。例如驱动1kW的潜水电泵，则至少要配4kW的逆变器，然而仅供彩电和照明等日常使用的逆变器的功率仅需0.6～1kW。
总之目前市场上的风力提水机、风力发电提水机和光伏水泵，或是配备了大容量蓄电池和较大功率的逆变器的风力、风光互补发电系统，由于规格型号少，价格高，维护量大，市场难以接受。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，包括智能控制器、风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关、潜水电泵、水箱、变压器、整流器、蓄电池组以及逆变器，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组电连接，所述的换向开关与潜水电泵电连接，该潜水电泵与水箱连接，所述的换向开关还依次通过变压器以及整流器与蓄电池组电连接，所述的蓄电池组与逆变器电连接，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组控制连接。
所述的风力发电机组采用2～3kW输出为三相380V的风力发电机组。
所述的太阳能电池组件采用100～200Wp的太阳电池组件。
所述的潜水电泵采用1～1.5kW的三相潜水电泵。
所述的变压器采用2～3kW的三相变压器。
所述的蓄电池组采用DC48V蓄电池组。
所述的逆变器采用600W单相逆变器。
与现有技术相比，本发明通过控制器控制，将风力发电提水机和小型风光互补发电系统科学的智能化的配成一机两用的提水与发电多用系统，只用1台风机主要用于提水，再配少量太阳电池组件和蓄电池以及小功率逆变器，可供彩电和照明等日常使用，实现了低成本一机两用，大大降低用户设备造价；本多用系统的造价是风力发电提水机加一套风光互补发电系统的60％左右，是配备了大容量蓄电池和较大功率的逆变器的风力、风光互补发电系统造价的70％左右。
附图说明
图1为本发明的原理图。
其中：____为电能流；____为信息流。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，包括智能控制器1、风力发电机组2、太阳能电池组件3、换向开关4、潜水电泵5、水箱6、变压器7、整流器8、蓄电池组9以及逆变器10，所述的智能控制器1与风力发电机组2、太阳能电池组件3、换向开关4以及蓄电池组9电连接，所述的换向开关4与潜水电泵5电连接，该潜水电泵5与水箱6连接，所述的换向开关4还依次通过变压器7以及整流器8与蓄电池组9电连接，所述的蓄电池组9与逆变器10电连接，所述的智能控制器1与风力发电机组2、太阳能电池组件3、换向开关4以及蓄电池组9控制连接。
所述的风力发电机组采用2～3kW输出为三相380V的风力发电机组；所述的太阳能电池组件采用100～200Wp的太阳电池组件；所述的潜水电泵采用1～1.5kW的三相潜水电泵；所述的变压器采用2～3kW的三相变压器；所述的蓄电池组采用DC48V蓄电池组；所述的逆变器采用600W单相逆变器。
系统配置：
由于本发明仅限于农牧民小型户用系统，所以系统风力发电机组总功率不超过3kW。
1)2～3kW输出为三相380V的风力发电机组1台；
2)100～200Wp太阳电池组件；
3)2～3kW控制器1台；
4)600W单相逆变器1台；
5)2～3kW三相变压器1台；
6)换向开关(选择开关)1只；
7)DC48V蓄电池组；
8)1～1.5kW三相潜水电泵1台。
系统的功能：
本系统是一机两用的提水与发电多用系，具有风机直接提水和发电与供日常用电电功能。
1、直接提水功能：
由于本机组发电机的输出是380V的变频三相交流电，因此本机组的发电机可以不经过中间环节直接驱动三相异步电动机的潜水电泵、离心电泵变频提水。
当风速较高时，由智能控制器指令换向开关(选择开关)导通潜水泵提水电路，给水箱提水，当水箱满了时，水位控制传感器告知控制器，则由控制器指令换向开关关闭提水电路，开启充电电路。
2、发电与供电功能：
在换向开关关闭提水电路，开启充电电路时，本风力发电机组发出的380V的电流经过三相小功率变压器将电压降低到48V后向蓄电池充电。而太阳电池组件则始终直接向蓄电池充电。这样风机、太阳电池组件和智能化控制器与蓄电池和逆变器就又共同组成独立运行的离网型风光互补电发电系统。与其他风光互补电发电系统相同，由逆变器向用户输送50HZ的单相220V交流电，供彩电和照明等日常使用。
实施例
本实施例为2KW风机直接提水型风光互补发电与提水多系统，配置如下：
1)FD4-2/10型2kW输出为三相380V的风力发电机组1台；
2)200Wp太阳电池组件；
3)2kW单片机控制器1台；
4)2kW三相变压器1台；
5)换向开关(选择开关)1只；
6)600W单相逆变器1台；
7)DC48V200Ah蓄电池组；
8)1kW三相潜水电泵1台。扬程6m-30m，流量0.5m3/h-3m3/h。
主要技术参数：
风机型号：FD4-2/10；
风轮直径：4m；
额定风速：10m/s；
切入风速：3m/s；
额定功率：2kW；
最大功率：3kW；
发电机型式：三相永磁发电机；
额定电压：AC380V。
本风力发电机输出电压为三相380V，与输出电压为三相48V风力发电机相比，成本相同。

Claims (7)

1.户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，包括智能控制器、风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关、潜水电泵、水箱、变压器、整流器、蓄电池组以及逆变器，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组电连接，所述的换向开关与潜水电泵电连接，该潜水电泵与水箱连接，所述的换向开关还依次通过变压器以及整流器与蓄电池组电连接，所述的蓄电池组与逆变器电连接，所述的智能控制器与风力发电机组、太阳能电池组件、换向开关以及蓄电池组控制连接；太阳能电池组件始终直接向蓄电池组充电。
2.根据权利要求1所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的风力发电机组采用2～3kW输出为三相380V的风力发电机组。
3.根据权利要求1或2所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的太阳能电池组件采用100～200Wp的太阳电池组件。
4.根据权利要求3所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的潜水电泵采用1～1.5kW的三相潜水电泵。
5.根据权利要求1或4所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的变压器采用2～3kW的三相变压器。
6.根据权利要求5所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的蓄电池组采用DC48V蓄电池组。
7.根据权利要求1或6所述的户用风机直接提水型风光互补发电与提水多用系统，其特征在于，所述的逆变器采用600W单相逆变器。 
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