CN104221815A - 一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统 - Google Patents

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邵金华
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阮清波
李文斌
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Abstract

本发明公开了一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其包括集雨系统、光伏提水系统和蓄水灌溉系统，该集雨系统包括集流面及设于该集流面下方的集雨池，该光伏提水系统包括太阳能电池板、光伏汇流箱、大功率抽水装置、小功率抽水装置，该大功率抽水装置包括一大功率水泵，该小功率抽水装置包括一小功率水泵，该蓄水灌溉系统包括高位水池，该高位水池水平高度高于该集雨池，该高位水池上连接有配水灌溉管道，所述大功率水泵、小功率水泵通过输水管与高位水池连通。本发明采用大功率水泵和小功率水泵并列的方式，能更好地把光伏热能转化为电能。成功地用蓄水代替蓄电，以空间换取时间，延长灌水时间，大幅度地降低造价，有助于大面积地推广。

Description

一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统
技术领域
本发明涉及农业工程技术领域，特别涉及一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统。
背景技术
我国西南降雨量较大，但年均分配不均，5月～9月占全年降雨量的70％左右，农作物受旱灾影响比较大。如：2009年至2010年西南遭遇60年一遇特大干旱，云南、贵州、广西、重庆、四川5省区市耕地受旱面积1.01亿亩，作物受旱7907万亩。
我国西南太阳能禀赋优越，云南、贵州、广西、重庆、四川5省区市太阳能年辐射量3344～5852MJ/(m2Y)，日平均日照峰值时间3～6h。
我国西南的耕地以旱坡地为主，地形起伏较大，零星分散，大部分耕地远离城镇、村庄，利用渠道自流输水灌溉难度大，利用常规电能和柴(汽)油发电提水灌溉成本较高。
我国西南的山塘、水池等数量较多，分布很广。
目前，已有部分工程根据灌溉时间基本和日照时间同步的特点将太阳能光伏发电引进提水灌溉领域，解决部分耕地的灌溉问题。但这些系统研究仅关注如何解决工程的电源问题，系统仅在日照峰值期间能有效工作，在早上、黄昏、阴天等日照较弱的时段不能有效工作，且大部分工程光伏提水灌溉工程采用直供的方式，一次灌多少水就提多少水，成本较高。我国西南地区降雨量较充沛，作物灌溉属于补充灌溉，不是每天都在灌溉，如能在不需要灌溉的时候利用光伏提水至高处蓄起来，在需要灌溉的时候放水灌溉，能减少降低光伏板功率、逆变器和水泵的规模，进而降低造价。
如何充分开发利用山塘、水池等小微型水源工程的集雨功能，充分提高日辐射利用效率，将蓄水代替蓄能，降低太阳能光伏提水系统的造价，将是解决我国西南地区部分旱坡地干旱缺水的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，利用山塘、水池将集流面的雨水收起来，应用太阳能光伏提水技术，将水提至具有调蓄功能的高位水池，自流灌溉农作物。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其包括集雨系统、光伏提水系统和蓄水灌溉系统，该集雨系统包括集流面及设于该集流面下方的集雨池，该光伏提水系统包括太阳能电池板、光伏汇流箱、大功率抽水装置、小功率抽水装置，该大功率抽水装置包括一大功率水泵，该小功率抽水装置包括一小功率水泵，该蓄水灌溉系统包括高位水池，该高位水池水平高度高于该集雨池，该高位水池上连接有配水灌溉管道，所述大功率水泵、小功率水泵通过输水管与高位水池连通。
所述大功率抽水装置还包括相互电连接的一大功率逆变器和一大功率启动柜，该大功率逆变器与光伏汇流箱通过电缆电连接，该大功率启动柜通过电缆与该大功率水泵电连接。
所述小功率抽水装置还包括相互电连接的一小功率逆变器和一小功率启动柜，该小功率逆变器与光伏汇流箱通过电缆电连接，该小功率启动柜通过电缆与该小功率水泵电连接。
其还包括一支架，该支架包括竖立设置的一高支撑杆和一低支撑杆，该高支撑杆与低支撑杆的顶端连接固定有一安装板，于安装板底面的中部与高支撑杆的中部之间连接有一斜支撑杆，所述太阳能电池板固定于该安装板上。
所述集流面为泥土坡面或混凝土斜面，该集雨池为山塘或水池。
该集流面上设有汇流沟。
所述输水管包括主管道，该主管道的一端连接有一三通结构，该三通结构分别与所述大功率水泵、小功率水泵相连接，该主管道的另一端连接有一斜管道，该斜管道与所述高位水池连通，该主管道上设有止逆阀。
该配水灌溉管道包括配水干管，该配水干管上设有蝶阀和若干异径三通，该异径三通与一支管连接，该支管上设有球阀。
该配水灌溉管道、输水管为PVC-U管或PE管。
本发明的有益效果为：本发明能充分利用山丘区的地形，收集雨水，实现区域水资源利用程度最大化。
与现行的太阳能提水灌溉系统相比，本发明采用大功率水泵和小功率水泵并列的方式，能更好地把光伏热能转化为电能。
本发明成功地用蓄水代替蓄电，利用太阳能，清洁环保，以空间换取时间，延长灌水时间，大幅度地降低造价，有助于大面积地推广。
下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的A部放大示意图。
具体实施方式
实施例：如图1和图2所示，本发明一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其包括集雨系统1、光伏提水系统2和蓄水灌溉系统3，该集雨系统1包括集流面11及设于该集流面11下方的集雨池12，该光伏提水系统2包括太阳能电池板21、光伏汇流箱22、大功率抽水装置、小功率抽水装置，该大功率抽水装置包括一大功率水泵23，该小功率抽水装置包括一小功率水泵24，该蓄水灌溉系统3包括高位水池31，该高位水池31水平高度高于该集雨池12，该高位水池31上连接有配水灌溉管道，所述大功率水泵23、小功率水泵24通过输水管与高位水池31连通。
所述大功率抽水装置还包括相互电连接的一大功率逆变器25和一大功率启动柜26，该大功率逆变器25与光伏汇流箱22通过电缆电连接，该大功率启动柜26通过电缆与该大功率水泵23电连接。
所述小功率抽水装置还包括相互电连接的一小功率逆变器27和一小功率启动柜28，该小功率逆变器27与光伏汇流箱22通过电缆电连接，该小功率启动柜28通过电缆与该小功率水泵24电连接。
在本实施例中，该大功率水泵23、小功率水泵24均为潜水泵。
其还包括一支架，该支架包括竖立设置的一高支撑杆291和一低支撑杆292，该高支撑杆291与低支撑杆292的顶端连接固定有一安装板293，于安装板293底面的中部与高支撑杆291的中部之间连接有一斜支撑杆294，所述太阳能电池板21固定于该安装板293上。
所述集流面11为泥土坡面或混凝土斜面，该集雨池12为山塘或水池。
该集流面11上设有汇流沟。
所述输水管包括主管道201，该主管道201的一端连接有一三通结构202，该三通结构202分别与所述大功率水泵23、小功率水泵24相连接，该主管道201的另一端连接有一斜管道203，该斜管道203与所述高位水池31连通，该主管道201上设有止逆阀。
该配水灌溉管道包括配水干管32，该配水干管32上设有蝶阀33和若干异径三通34，该异径三通34与一支管35连接，该支管35上设有球阀36。
该配水灌溉管道、输水管为PVC-U管或PE管。
当下雨时，雨水通过集流面11收集到集水池，根据太阳能辐射强度，日照峰值其大功率水泵23、小功率水泵24同时启动，太阳能辐射强度一般时，启动大功率水泵23，太阳能辐射强度弱时，启动小功率水泵24。该高位水池31具有调蓄的功能，调蓄溶剂为灌溉系统一次灌溉水量。一般时段，一边抽水一边灌溉，在不需要灌溉又有日照时，利用光伏提水系统2将水不断提至高位水池31蓄起来，在需要灌溉时放水灌溉。
本发明能充分利用山丘区的地形，收集雨水，实现区域水资源利用程度最大化。
与现行的太阳能提水灌溉系统相比，本发明采用大功率水泵23和小功率水泵24并列的方式，能更好地把光伏热能转化为电能。
本发明成功地用蓄水代替蓄电，利用太阳能，清洁环保，以空间换取时间，延长灌水时间，大幅度地降低造价，有助于大面积地推广。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于：其包括集雨系统、光伏提水系统和蓄水灌溉系统，该集雨系统包括集流面及设于该集流面下方的集雨池，该光伏提水系统包括太阳能电池板、光伏汇流箱、大功率抽水装置、小功率抽水装置，该大功率抽水装置包括一大功率水泵，该小功率抽水装置包括一小功率水泵，该蓄水灌溉系统包括高位水池，该高位水池水平高度高于该集雨池，该高位水池上连接有配水灌溉管道，所述大功率水泵、小功率水泵通过输水管与高位水池连通。
2.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，所述大功率抽水装置还包括相互电连接的一大功率逆变器和一大功率启动柜，该大功率逆变器与光伏汇流箱通过电缆电连接，该大功率启动柜通过电缆与该大功率水泵电连接。
3.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，所述小功率抽水装置还包括相互电连接的一小功率逆变器和一小功率启动柜，该小功率逆变器与光伏汇流箱通过电缆电连接，该小功率启动柜通过电缆与该小功率水泵电连接。
4.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，其还包括一支架，该支架包括竖立设置的一高支撑杆和一低支撑杆，该高支撑杆与低支撑杆的顶端连接固定有一安装板，于安装板底面的中部与高支撑杆的中部之间连接有一斜支撑杆，所述太阳能电池板固定于该安装板上。
5.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，所述集流面为泥土坡面或混凝土斜面，该集雨池为山塘或水池。
6.根据权利要求5所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，该集流面上设有汇流沟。
7.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，所述输水管包括主管道，该主管道的一端连接有一三通结构，该三通结构分别与所述大功率水泵、小功率水泵相连接，该主管道的另一端连接有一斜管道，该斜管道与所述高位水池连通，该主管道上设有止逆阀。
8.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，该配水灌溉管道包括配水干管，该配水干管上设有蝶阀和若干异径三通，该异径三通与一支管连接，该支管上设有球阀。
9.根据权利要求1所述山丘区集雨太阳能光伏提水灌溉系统，其特征在于，该配水灌溉管道、输水管为PVC-U管或PE管。
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