CN105020122A - 光、热能源综合互补利用的深井泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用太阳光能发电、太阳热能利用以及光——热互补综合利用驱动深井泵的新技术，特指一种光、热能源综合互补利用的深井泵。本发明公开了一种光、热能源互补利用的深井泵，其中，由热能系统、与热能系统相连的光伏系统及与光伏系统相连的深井泵组成；所述光伏系统由电源系统及与其相连的控制保护系统构成，所述深井泵由控制保护系统控制驱动。利用太阳光能、太阳热能以及光——热能源互补利用的形式，不间断的产生电能，为深井泵提供充足的电力，以满足缺电或者无电地区深井泵的正常使用。

Description

光、热能源综合互补利用的深井泵
技术领域
本发明涉及一种利用太阳光能发电、太阳热能利用以及光——热互补综合利用驱动深井泵的新技术，特指一种光、热能源综合互补利用的深井泵。
背景技术
传统的井泵通过电网供电，在缺电无电地区无法使用，影响人们的日常生活及工作。而缺电无电的地区大都是阳光丰富、天气干燥地区，利用太阳能为供电是一个可行的方案，但受天气变化，太阳能供电稳定性较差，而水泵却需要稳定的供电电源。
市场上的太阳能井泵主要有三种：1.直接将太阳能电池板的输出连接直流电机的井泵，这类直流电机是永磁式直流电机，由于碳刷结构复杂，直流电机维护麻烦，而且一般只用于小功率井泵；2.将太阳能电池板的电能经逆变器升压然后连接普通异步电机的井泵，但太阳能使用效率不高，而且仅仅使用了太阳能的光能；3.用控制电机，但都采用常规的转速(2850r/min)；以上三种的效率都不高，都是仅仅利用了太阳能的光—电能。
目前，这类水泵在水泵本体与太阳能电池板的组装结构上多为分体式，而且太阳能电池板相对固定，这样只能在正对太阳的某段时间较好的利用太阳能，在斜对太阳的情况下太阳能的利用率就较低，无法满足井泵的长时间运行要求。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种能够充分利用太阳能光能、热能能源互补利用综合技术开发的太阳能新型井泵，光源热源能够互补利用使得供电电压稳定，水泵能够长时间运行。
二、技术方案
为解决上述技术问题，本发明光、热能源互补利用的深井泵，其中，由热能系统、与热能系统相连的光伏系统及与光伏系统相连的深井泵组成；所述光伏系统由电源系统及与其相连的控制保护系统构成，所述深井泵由控制保护系统控制驱动。
作为优化，所述电源系统由光伏阵列和太阳能蓄电池组成，所述太阳能蓄电池与热能系统相连，所述热能系统的起始端与光伏阵列镶嵌安装。
作为优化，所述热能系统依次由水箱、蒸汽发生器、蒸汽压力罐、发电装置及冷凝器相连而成，所述水箱连接有进水管，所述蒸汽发生器连接有出水管，进水管与出水管之间连接有加热管，该加热管外套接有真空吸热管，所述真空吸热管镶嵌安装在光伏阵列中；所述蒸汽发生器与太阳能蓄电池电连接；所述发电装置由低压汽轮机和发电机组成，所述低压汽轮机分别与蒸汽压力罐及冷凝器相连，所述发电机与所述控制保护系统相连。
作为优化，所述光伏阵列由太阳能板排列而成，其中以两片单边相接的太阳能板为一组间隔排列，每组之间还水平放置有与其相接的太阳能板，每组单边相接处的角度为90°～120°；所述真空吸热管架设在水平放置的太阳能板上方3～8cm处，每片水平放置的太阳能板上均设置有两根平行且间距3～8cm的真空吸热管。
作为优化，所述控制保护系统由依次相连的控制器A、DC/DC升压器、DC/AC逆变器、控制器B以及交流稳压器组成，所述控制器A与光伏阵列及太阳能蓄电池电连接，所述交流稳压器与所述深井泵电连接，所述控制器B控制深井泵的启闭；所述控制器B与发电机电连接。
作为优化，所述发电机与控制器B之间及DC/AC逆变器与控制器B之间连接有电压表。
作为优化，所述出水管上设置有电子温度计。
作为优化，所述电压表与电子温度计均与控制器B相连。
三、本发明的有益效果
利用太阳光能、太阳热能以及光——热能源互补利用的形式，不间断的产生电能，为深井泵提供充足的电力，以满足缺电或者无电地区深井泵的正常使用。
附图说明
图1是本发明光、热能源综合互补利用的深井泵的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明光、热能源综合互补利用的深井泵作进一步说明：
实施方式一：如图1所示，本发明光、热能源互补利用的深井泵，其中，由热能系统、与热能系统相连的光伏系统及与光伏系统相连的深井泵组成；所述光伏系统由电源系统及与其相连的控制保护系统构成，所述深井泵由控制保护系统控制驱动。
所述电源系统由光伏阵列和太阳能蓄电池组成，所述太阳能蓄电池与热能系统相连，所述热能系统的起始端与光伏阵列镶嵌安装。
所述热能系统依次由水箱、蒸汽发生器、蒸汽压力罐、发电装置及冷凝器相连而成。
蒸汽发生器，由真空吸热管加热的水通过出水管进入到蒸汽发生器中，一般的蒸汽发生器产生的蒸汽压力约为1～1.5MPa左右，温度200℃左右。蒸汽发生器所需电力由太阳能蓄电池或者光伏——热能系统所产部分电力通过控制器B驱动蒸汽发生器产生蒸汽。
压力蒸汽罐，由蒸汽发生器中产生的蒸汽向压力蒸汽罐供气，收集并加压后排出以驱动发电装置工作。
所述水箱连接有进水管，所述蒸汽发生器连接有出水管，进水管与出水管之间连接有加热管，该加热管外套接有真空吸热管，所述真空吸热管镶嵌安装在光伏阵列中；所述蒸汽发生器与太阳能蓄电池电连接，意在当光伏阵列利用太阳能发电不足的情况下，控制保护系统控制进行蒸汽发电；所述发电装置由低压汽轮机和发电机组成，所述低压汽轮机分别与蒸汽压力罐及冷凝器相连，所述发电机与所述控制保护系统相连。
低压汽轮机及发电机：低压汽轮机为低压饱和蒸汽汽轮机，其蒸汽压力范围为0.35～2.5MPa，由所述蒸汽压力罐通过聚气增压后向所述低压汽轮机供气并驱动低压汽轮机工作，进而带动发电机工作发电。
冷凝器：经低压汽轮机使用过后的蒸汽流出进入冷凝器，冷凝成液体。
水箱：汇聚有经冷凝器冷凝后的水体，可重复使用。
所述光伏阵列由太阳能板排列而成，其中以两片单边相接的太阳能板为一组间隔排列，每组之间还水平放置有与其相接的太阳能板，每组单边相接处的角度为90°～120°，使得阳光照射面积比传统照射面积大很多，有利于提高太阳能发电的效率；所述真空吸热管架设在水平放置的太阳能板上方3～8cm处，每片水平放置的太阳能板上均设置有两根平行且间距3～8cm的真空吸热管，且真空吸热管内设置有铜片，提高其导热效果。
真空吸热管既可以通过太阳能的热能进行水体加热，也能通过光伏列阵中太阳能板的特殊设计来给真空吸热管加热。此设计有两大好处：(1)、根据太阳能电池板的自身属性——随温度的升高而效率降低这一特性，来降低太阳能板工作时表面温度，使其保持良好的工作状态，从而提高了太阳能板的工作效率；(2)、通过这种设计，可以把太阳能板工作时产生的热量聚集起来，为真空吸热管供热，使得水温快速升高。
热能系统：上述真空吸热管构成加热器，该加热器对加热管进行加热，而加热管的进、出口处分别与进水管和出水管相接；经加热后的水通过出水管进入到蒸汽发生器中产生蒸汽，而这些蒸汽通过与蒸汽发生器连接的管路进入到蒸汽压力罐中，使这些蒸汽汇聚于一处；这些蒸汽气体通过蒸汽压力罐的调节阀流出驱动与其相连的低压汽轮机，启动后的低压汽轮机带动发电机进行发电工作；而使用过后的蒸汽从低压汽轮机中流出进入到冷凝器中冷却，在冷凝器中的蒸汽冷凝后变回液态，而这些冷凝后的水会汇集与水箱之中，以供重复利用，既环保又节约资源，极大的高效利用了太阳热能。
所述控制保护系统由依次相连的控制器A、DC/DC升压器、DC/AC逆变器、控制器B以及交流稳压器组成。所述控制器A与光伏阵列及太阳能蓄电池电连接，所述交流稳压器与所述深井泵电连接，所述控制器B控制深井泵的启闭；所述控制器B与发电机电连接。
所述发电机与控制器B之间及DC/AC逆变器与控制器B之间连接有电压表；所述出水管上设置有电子温度计；所述电压表与电子温度计均与控制器B相连。
控制器A：既可以把上述太阳能板发的电通过太阳能蓄电池部分储存起来，也可以通过DC/DC升压器把所发的电进行增压。
DC/DC升压器：将原有的电压升高。
DC/AC逆变器：将经增压后的直流电转变成交流电。
交流稳压器：更好的使光伏——热能系统所发的电趋于稳定，保护驱动深井泵运行的电机正常工作。
互补性：独特的光伏——热能系统使得光伏阵列在发电的同时与吸收热能的真空吸热管形成良好的互补，当然，上述热能不仅仅指的是太阳光照射产生的热能，还指的是因高温产生的热能；由于太阳能板光电转换随着温度的上升而下降，因此，真空吸热管恰好弥补了这一缺陷，还有效的利用了热能。晴天，光伏——热能系统既能同时工作也能单方面工作——视外界工作环境所定，相辅相成；阴天，利用在晴天光伏——热能系统发电产生的多余电力通过蓄电系统中储存的电力来驱动设备。
智能控制器，可以根据所述电子温度计和压力表来较合理的根据天气情况选择光伏系统发电、热能系统发电或是光伏——热能系统互补发电。
控制器B能够通过热能系统中的电子温度计(T)、压力表以及光伏系统中的压力表(V)所测得的数据来实现互补利用。1)、在阳光充足、高温的环境下，光伏——热能系统能够同时运转两个分支系统：首先，光伏系统先工作，将产生的部分电力供蒸汽发生器工作，然后，经真空吸热管加热后水流进入正在工作的蒸汽发生器中并生蒸汽，蒸汽再进入蒸汽压力罐，收集增压后排出到低压汽轮发电机发电，整个光伏—热能发电系统就可以正常工作，并将产生的多余电力储存在太阳能蓄电池中；2)、在阳光不足、温度偏高的条件下，热能系统将发挥主力力量，由太阳能蓄电池供使蒸汽发生器工作，驱动低压汽轮发电机发电，使得井泵正常运转；3)、在阳光充足、温度偏低的冬天，光伏系统将发挥主力力量，使得井泵正常运转；4)、若光伏——热能系统不能正常工作，那么储存在太阳能蓄电池中的电源将直接驱动井泵正常工作。

Claims (8)

1.一种光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：由热能系统、与热能系统相连的光伏系统及与光伏系统相连的深井泵组成；所述光伏系统由电源系统及与其相连的控制保护系统构成，所述深井泵由控制保护系统控制驱动。
2.根据权利要求1所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述电源系统由光伏阵列和太阳能蓄电池组成，所述太阳能蓄电池与热能系统相连，所述热能系统的起始端与光伏阵列镶嵌安装。
3.根据权利要求2所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述热能系统依次由水箱、蒸汽发生器、蒸汽压力罐、发电装置及冷凝器相连而成，所述水箱连接有进水管，所述蒸汽发生器连接有出水管，进水管与出水管之间连接有加热管，该加热管外套接有真空吸热管，所述真空吸热管镶嵌安装在光伏阵列中；所述蒸汽发生器与太阳能蓄电池电连接；所述发电装置由低压汽轮机和发电机组成，所述低压汽轮机分别与蒸汽压力罐及冷凝器相连，所述发电机与所述控制保护系统相连。
4.根据权利要求3所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述光伏阵列由太阳能板排列而成，其中以两片单边相接的太阳能板为一组间隔排列，每组之间还水平放置有与其相接的太阳能板，每组单边相接处的角度为90°～120°；所述真空吸热管架设在水平放置的太阳能板上方3～8cm处，每片水平放置的太阳能板上均设置有两根平行且间距3～8cm的真空吸热管。
5.根据权利要求4所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述控制保护系统由依次相连的控制器A、DC/DC升压器、DC/AC逆变器、控制器B以及交流稳压器组成，所述控制器A与光伏阵列及太阳能蓄电池电连接，所述交流稳压器与所述深井泵电连接，所述控制器B控制深井泵的启闭；所述控制器B与发电机电连接。
6.根据权利要求5所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述发电机与控制器B之间及DC/AC逆变器与控制器B之间连接有电压表。
7.根据权利要求6所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述出水管上设置有电子温度计。
8.根据权利要求7所述的光、热能源互补利用的深井泵，其特征在于：所述电压表与电子温度计均与控制器B相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107630822A (zh) * 2017-11-08 2018-01-26 浙江东音泵业股份有限公司 一种永磁同步电机太阳能水泵系统及控制方法

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