CN203369173U

CN203369173U - 一种太阳能抽水灌溉系统

Info

Publication number: CN203369173U
Application number: CN201320458282.0U
Authority: CN
Inventors: 何金勇; 何源; 胡田贵; 何霞
Original assignee: PANZHIHUA YINJIANG JINYONG INDUSTRY AND TRADE Co Ltd
Current assignee: PANZHIHUA YINJIANG JINYONG INDUSTRY AND TRADE Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-07-30

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：包括太阳能电池板阵列、控制柜、钒电池组、逆变器、软起动器、光伏扬水逆变器、控制装置、高扬程水泵、蓄水池、喷灌装置，所述的太阳能电池板阵列与光伏扬水逆变器、转换开关、高扬程水泵串联；同时，所述的太阳能电池板阵列与控制柜、钒电池组、逆变器、启动器、转换开关、高扬程水泵串联；所述的高扬程水泵通过上输水管、止回阀连接到高山蓄水池，再通过下输水管与喷灌头连接。适于在边远山区、缺电地区农村推广应用。

Description

一种太阳能抽水灌溉系统

技术领域

本实用新型涉及一种抽水灌溉系统,具体涉及一种太阳能抽水灌溉系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人口的快速增长和工业化程度的不断提高，对能源的需求也日益剧增，能源资源不足以及生态环境恶化的矛盾日益突出，如我国电力持续短缺、煤炭供应紧张、石油价格飙升、环境污染程度加深等等状况，迫使我们必须走节约能源、开发新能源，保护环境的道路。在这种形势下，加强自然界中具有再生能力的太阳能、风能、水能、生物质能等新型能源的开发利用，是节约能源、缓解能源供需矛盾、保障能源工业可持续发展的有效途径。

在新能源中，太阳能作为一种可再生能源具有清洁、无污染、可循环使用等优势，越来越受到国家的大力重视。太阳能发电具有安全可靠、无噪声、无污染,能量随处可得、不受地域限制等优点，目前，已在建筑、温室、冶炼、发电、照明等诸多领域已得到了广泛的应用。钒电池储能系统具有储能容量大，深度放电性能好，能量循环效率高，系统运行和维护费用低，运行安全，对环境无污染，适合进行大规模储电。太阳能发电，用钒电池储能，两者的最佳组合，应用于山区抽水灌溉系统，使其技术更先进，效率更高，效益更显著。

山区一般季节性干旱严重，农业、林业作物大多都需要灌溉，以满足作物对水分的需求，保证作物存活及稳产、高产。在现有能源日趋紧张的情况下，在边远地区、缺电地区，目前普遍使用柴油机作为动力进行抽水，利用柴油或汽油作为抽水灌溉系统的动力，都避免不了增加废气的排放，造成对环境的污染，在使用抽水灌溉设备时需要人员管理，费时、费力、维修不便、花费高。

如201020558688.2，名称为“太阳能抽水泵”的实用新型专利，公开了一种太阳能抽水泵，包括光伏板阵列、太阳能控制器、蓄电池组、逆变器、抽水泵，所述光伏板阵列输出连接于太阳能控制器，所述太阳能控制器由一外壳和外壳内的控制电路组成，输入连接于光伏板阵列，并双向连接于所述蓄电池组，输出连接于逆变器，所述逆变器输入连接于太阳能控制器，输出连接于抽水泵。该专利公开的太阳能抽水泵存在以下缺点：

1、无法将水抽至高处，不适用于高山地区；

2、缺少灌溉系统，无法实现抽水灌溉自动化；

3、当太阳光不强时，抽水泵无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的缺陷进行改进，提供一种太阳能发电、大型钒电池储能的山区太阳能抽水灌溉系统。该山区太阳能抽水灌溉系统中的太阳能电池及钒电池均无污染，特别适合边远山区、缺电地区使用，并且具有无人值守、自动化程度高，操作管理简单、维修方便等优点，可在边远山区、缺电地区农村推广应用。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：包括太阳能电池板阵列、控制柜、钒电池组、逆变器、软起动器、光伏扬水逆变器、控制装置、高扬程水泵、蓄水池、喷灌装置，所述的太阳能电池板阵列与光伏扬水逆变器、转换开关、高扬程水泵串联；同时，所述的太阳能电池板阵列与控制柜、钒电池组、逆变器、起动器、转换开关、高扬程水泵串联；所述的高扬程水泵通过带有止回阀的上输水管连接到高山蓄水池，再通过下输水管与喷灌头连接。

本实用新型的抽水系统由太阳能电池板阵列将太阳能转化成电能，第一路电源通过光伏逆变器转变成380交流电，再经过转换开关供给高扬程水泵，启动高扬程水泵抽水；第二路电源经控制柜向钒电池组充电，钒电池组储存的电能再经过控制柜到逆变器转变成380交流电，再通过启动器、转换开关提供给高扬程水泵所需的抽水用电。在阳光强时使用光伏扬水逆变器供电，阳光弱或阴天时以钒电池储能经高效逆娈器供电，可保证抽水机的用电。

所述的高扬程水泵为三柱式活塞高压水泵，扬水高度可达到1200米以上。

所述的太阳能电池板阵列与光伏扬水逆变器的串联电路中连接有防雷汇流箱；所述的太阳能电池板阵列与控制柜的串联电路中也连接有防雷汇流箱。

所述的启动器为软启动器。

所述的太阳能电池板阵列与光伏扬水逆变器、转换开关、高扬程水泵的串联电路中连接有继电器，实现光伏扬水逆变器供电与钒电池储能供电的自动转换。

所述的蓄水池和高山蓄水池均设置有连接水位控制器的水位传感器，所述的控制柜与水位控制器连接。水位控制器用来控制抽水蓄水池、高山蓄水池的水位，防止水抽干或溢出；

土壤中设置有连接湿度控制器的湿度传感器，所述的控制柜与湿度控制器连接。

本实用新型的太阳能抽水灌溉系统还包括有通讯塔，所述的控制柜与通讯塔连接。用于监控山区太阳能抽水灌溉系统设备的工作状态，在工作不正常或出现故障后，通讯塔将设备故障信息经GPRS系统传达给管理员，通知管理员到现场处理。

所述的下输水管设置有电磁阀。

所述的上输水管每隔垂直高度50M处安装一只止回阀。由于抽水扬程高、压力大，可有效防止水锤对上输水管道及高扬程潜水泵的破坏作用。

本实用新型的灌溉系统由高山蓄水池、下输水管、电磁阀、湿度控制器、湿度传感器、喷水头组成。高扬程潜水泵经上水管、止回阀将水抽到高山蓄水池，高山蓄水池通过下输水管、电磁阀、喷灌头给林地或农田灌溉，在林地或农田达到林、农作物所需的水份后，通过湿度传感器、湿度控制器关闭电磁阀，使喷灌头停止喷水浇灌；在湿度传感器检测到林、农作物需用水时，再通过湿度控制器开启电磁阀，使喷灌头开始喷水浇灌，从而实现自动灌溉。

本实用新型的控制柜除控制钒电池的充电及正常运行外，并给水位控制器、湿度控制器、传感器、电磁阀及通讯塔提供工作电源。

所述的钒电池组由电堆、钒电池正负极电解液罐、钒电池循环泵组成。

所述的钒电池控制系统采用PLC可编程控制器和人机界面HMI作为核心控制部件，抗干扰能力强，运行稳定，运行参数可设置，界面清晰。

太阳能电池板阵列发出的电能经防雷直流汇流箱、控制柜向钒电池电堆充电，通过离子置换将电能转换为化学能，通过钒电池循环泵使正负电解液在钒电池电堆与钒电池正负极电解液罐中循环流动，将化学能储存在正负电解液罐中；在需要输出电能时，又通过钒电池电堆、钒电池循环泵的作用发生电化学反应，使储存在溶液中的化学能转换成电能，经控制柜输入到逆变器转换成380V交流电，再经软启动器启动高扬程潜水泵抽水，钒电池可通过串并联形式组合成大功率的储能设备。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用太阳能发电、钒电池储能，钒电池的储能容量大，深度放电性能好，能量循环效率高，系统运行和维护费用低，运行安全，对环境无污染。采用二者的最佳组合，能有效防止污染，绿色环保。

2、本实用新型采用光伏扬水逆变器直接供电及以钒电池储能经高效逆变器供电，使用这两套供电系统，能大大提高太阳能电池板阵列发电的转换效率，在阳光强时使用光伏扬水逆变器供电，阳光弱或阴天时自动转换成以钒电池储能经高效逆娈器供电，可充分保证抽水机的用电。

3、本实用新型的灌溉系统采用了高山蓄水池储水，利用水位压力进行喷灌不需要另行增加动力，节约能源。

4、本实用新型设置了通讯塔远程监控整个系统的运行状况，在工作不正常或出现故障后，通讯塔将设备故障信息经GPRS系统传达给管理员，通知管理员到现场处理，保证系统的正常运行。

5、本实用新型在抽水蓄水池、高山蓄水池都设置水位控制器，防止池水的外溢及抽干，保证了全系统设备的安全工作。

6、本实用新型的灌溉系统采用了湿度传感器、控制器、电磁阀等自动控制单元控制林木或农作物生长的水份，分区分片对林、农作物实施自动灌溉，不需人员值守，能大大节省人力。

7、由于高山抽水扬程高、压力大，本实用新型在上输水管每隔垂直高度50M处安装一只止回阀，可有效防止水锤对上输水管道及高扬程潜水泵的破坏作用，保障系统的操作安全。

8、本实用新型的太阳能抽水灌溉系统针对山区干热河谷地带，阳光充足，季节性雨少干旱的特点，采用太阳能发电，大功率钒电池组储能，带动高扬程水泵抽水到山上储水池，通过储水池管道及自控设备，根据作物的需水量，实现无人值守的自动灌溉，自动化程度高，操作管理简单、维修方便等优点，可在边远山区、缺电地区农村推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能抽水灌溉系统的结构示意图。

图2是本实用新型的太阳能抽水灌溉系统电器原理示意图。

其中附图中的序号及对应的名称为:1、蓄水池，2、高扬程水泵，3、转换开关，4、继电器，5、光伏扬水逆变器，6、控制柜，7、防雷直流汇流箱，8、太阳能光伏阵列，9、防雷直流汇流箱，10、钒电池正、负极电解液罐，11、电堆，12、逆变器，13、启动器，14、循环泵，15、水位控制器，16、水位传感器，17、高山蓄水池，18、湿度控制器，19、电磁阀，20、喷灌头，21、湿度传感器，22、止回阀，23、上输水管，24、下输水管，25、通讯塔，26、钒电池组。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型的实质性内容作进一步详细的描述。

实施例1

一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：包括太阳能电池板阵列8、控制柜6、钒电池组26、逆变器12、启动器13、光伏扬水逆变器5、高扬程水泵2、蓄水池1、喷灌头20，所述的太阳能电池板阵列8与光伏扬水逆变器5、转换开关3、高扬程水泵2串联；同时，所述的太阳能电池板阵列8与控制柜6、钒电池组26、逆变器12、启动器13、转换开关3、高扬程水泵2串联；所述的高扬程水泵2通过带有止回阀22的上输水管23连接到高山蓄水池17，再通过下输水管24与喷灌头20连接。

本实用新型的抽水系统由太阳能电池板阵列8将太阳能转化成电能，第一路电源通过光伏逆变器5转变成380交流电，再经过转换开关3供给高扬程水泵2，启动高扬程水泵2抽水；第二路电源经控制柜6向钒电池组26充电，钒电池组26储存的电能再经过控制柜6到逆变器12转变成380交流电，再通过启动器13、转换开关3提供给高扬程水泵2所需的抽水用电。在阳光强时使用光伏扬水逆变器5供电，阳光弱或阴天时以钒电池储能经高效逆变器供电，可保证抽水机的用电。

实施例2

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的高扬程水泵2为三柱式活塞高压水泵。

实施例3

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的高扬程水泵2为三柱式活塞高压水泵。

所述的太阳能电池板阵列8与光伏扬水逆变器5的串联电路中连接有防雷汇流箱7；所述的太阳能电池板阵列8与控制柜6的串联电路中也连接有防雷汇流箱9。

实施例4

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的高扬程水泵2为三柱式活塞高压水泵。

所述的启动器13为软启动器。

实施例5

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的高扬程水泵2为三柱式活塞高压水泵。

所述的启动器13为软启动器。

所述的太阳能电池板阵列8与光伏扬水逆变器5、转换开关3、高扬程水泵2的串联电路中连接有继电器4。

实施例6

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的蓄水池1和高山蓄水池17均设置有连接水位控制器15的水位传感器16，所述的控制柜6与水位控制器15连接。

实施例7

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，在此基础上：

土壤中设置有连接湿度控制器18的湿度传感器21；所述的控制柜6与湿度控制器18连接；所述的下输水管24设置有电磁阀19。

实施例8

本实施例与实施例5的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的太阳能抽水灌溉系统还包括有通讯塔25，所述的控制柜6与通讯塔25连接。

通讯塔25用于监控山区太阳能抽水灌溉系统设备的工作状态，在工作不正常或出现故障后，通讯塔将设备故障信息以报警声音或图像的信息形式经GPRS系统传送给管理员手机，管理员在得到通知后再到现场处理。

实施例9

本实施例与实施例5的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的上输水管23每隔垂直高度50M处安装一只止回阀22。

本实用新型的灌溉系统由高山蓄水池17、下输水管24、电磁阀19、湿度控制器18、湿度传感器21、喷灌头20组成。高扬程水泵2经上输水管23、止回阀22将水抽到高山蓄水池17，高山蓄水池17通过下输水管24、电磁阀19、喷灌头20分区给林地或农田灌溉，在林地或农田达到林、农作物所需的水份后，通过湿度传感器21、湿度控制器18关闭电磁阀19，使喷灌头20停止喷水浇灌；在湿度传感器21检测到林、农作物需用水时，再通过湿度控制器18开启电磁阀，使喷灌头20开始喷水浇灌，从而实现通过湿度传感器21、湿度控制器18、电磁阀19的作用分区分片对林、农作物实施自动灌溉。

实施例10

本实施例与实施例9的实施方式基本相同，在此基础上：

所述的太阳能抽水灌溉系统安装有自动控制系统。

实施例11

本实用新型的钒电池组由电堆11、钒电池正、负极电解液罐10、钒电池循环泵14、控制柜6组成。太阳能电池板阵列8发出的电能经防雷直流汇流箱9、控制柜6向钒电池电堆11充电，通过离子置换将电能转换为化学能，通过钒电池循环泵14使正负电解液在钒电池电堆11与钒电池正负极电解液罐10中循环流动，将化学能储存在正负电解液罐10中；在需要输出电能时，又通过钒电池电堆10、钒电池循环泵11的作用发生电化学反应，使储存在溶液中的化学能转换成电能，经控制柜6输入到逆变器12转换成380V交流电，再经软启动器13启动高扬程水泵2抽水，钒电池可通过串并联形式组合成50～100KW以上的大功率的储能设备；钒电池采用PLC可编程智能化控制装置，具有过压、过流、过充电、欠压、过放电及短路、断路等保护功能，并能在出现故障后实时自动报警、定时开启和关闭钒电池系统。

实施例12

本实用新型的自动控制部份由控制柜6、水位控制器15、水位传感器16、湿度控制器18、湿度传感器21、电磁阀19及通讯塔25组成，以上各个部份的工作电源都由控制柜6输出供给。水位传感器16控制蓄水池的水位，当蓄水池水位没达到水位传感器16的上水位时，水位控制器15使转换开关MK3闭合，高扬程水泵2通电抽水，当蓄水池水位达到水位传感器16的上水位时，水位控制器15使转换开关MK3断开，切断高扬程水泵电源，停止抽水；当蓄水池水位下落到水位传感器16的上水位后，水位控制器15又使转换开关MK3闭合，高扬程水泵2再次恢复接通电源，继续抽水，由此周而复始实现蓄水池水位自动控制；同理，水位传感器16、水位控制器15用来控制高山蓄水池的水位，防止水满溢出；高扬程水泵利用自身的防水抽干元器件控制蓄水池的水不被抽干，在蓄水池的水抽干后，高扬程水泵的电机自动停止工作，防止水泵的损坏。

Claims

1.一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：包括太阳能电池板阵列（8）、控制柜（6）、钒电池组（26）、逆变器（12）、启动器（13）、光伏扬水逆变器（5）、高扬程水泵（2）、蓄水池（1）、喷灌头（20），所述的太阳能电池板阵列（8）与光伏扬水逆变器（5）、转换开关（3）、高扬程水泵（2）串联；同时，所述的太阳能电池板阵列（8）与控制柜（6）、钒电池组（26）、逆变器（12）、启动器（13）、转换开关（3）、高扬程水泵（2）串联；所述的高扬程水泵（2）通过带有止回阀（22）的上输水管（23）连接到高山蓄水池（17），再通过下输水管（24）与喷灌头（20）连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的高扬程水泵（2）为三柱式活塞高压水泵。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的太阳能电池板阵列（8）与光伏扬水逆变器（5）的串联电路中连接有防雷汇流箱（7）；所述的太阳能电池板阵列（8）与控制柜（6）的串联电路中也连接有防雷汇流箱（9）。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的启动器（13）为软启动器。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的太阳能电池板阵列（8）与光伏扬水逆变器（5）、转换开关（3）、高扬程水泵（2）的串联电路中连接有继电器（4）。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的蓄水池（1）和高山蓄水池（17）均设置有连接水位控制器（15）的水位传感器（16），所述的控制柜（6）与水位控制器（15）连接。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：土壤中设置有连接湿度控制器（18）的湿度传感器（21）；所述的控制柜（6）与湿度控制器（18）连接；所述的下输水管（24）设置有电磁阀（19）。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的太阳能抽水灌溉系统还包括有通讯塔（25），所述的控制柜（6）与通讯塔（25）连接。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的上输水管（23）每隔垂直高度50M处安装一只止回阀（22）。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种太阳能抽水灌溉系统，其特征在于：所述的太阳能抽水灌溉系统安装有自动控制装置。