光伏水泵系統(tǒng)出水量特性及離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、光伏水泵系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)驅(qū)動(dòng)水泵抽水，不僅可用于解決偏遠(yuǎn)無(wú)電、缺電地區(qū)的人畜飲用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水，也可用于荒漠治理、生活用水和城市水景等行業(yè)。光伏水泵的運(yùn)行工況會(huì)隨著天氣變化而不斷改變，目前針對(duì)光伏水泵這種特殊運(yùn)行特性的研究還相當(dāng)缺乏。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(NO.51109095)的資助下，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)光伏水泵系統(tǒng)出水量特性及光伏離心泵多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探索。本文的主要工作和取得成果如下

2、:
　　 1.對(duì)國(guó)內(nèi)外光伏水泵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)與歸納，詳細(xì)介紹了光伏水泵系統(tǒng)的各組成部件，并總結(jié)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者在提高光伏水泵系統(tǒng)效率和出水量預(yù)測(cè)模型的研究成果。
　　 2.從理論上分析了光伏電池的Ⅰ-Ⅴ特性。通過(guò)matlab軟件中simulink模塊分析了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和溫度對(duì)光伏電池輸出特性的影響。通過(guò)對(duì)電池組件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析了傾角對(duì)光伏電池輸出特性的影響。
　　 3.分析了光照強(qiáng)度對(duì)直流和交流光伏水泵

3、系統(tǒng)出水量的影響，并基于光伏仿真電源重點(diǎn)分析了最大功率點(diǎn)跟蹤算法的工作過(guò)程和陣列大小與管路特性對(duì)交流光伏水泵系統(tǒng)出水量的影響。研究結(jié)果表明最大功率點(diǎn)跟蹤算法的加入使得揚(yáng)水光照強(qiáng)度閾值明顯降低。增大光伏陣列的峰值功率，能提高光伏水泵系統(tǒng)的出水量。增大管路靜揚(yáng)程和阻力系數(shù)，會(huì)降低光伏水泵系統(tǒng)的出水量。
　　 4.基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別對(duì)光伏水泵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中各部件的運(yùn)行特性進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，從而完成對(duì)各部件的數(shù)學(xué)建模，最終建立光伏水泵系統(tǒng)的出水

4、量預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明該出水量預(yù)測(cè)模型簡(jiǎn)單可靠，全天系統(tǒng)出水總量的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值相差較小。若在掌握某地氣象資料的情況下，可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)系統(tǒng)在某一天的出水總量。
　　 5.建立了基于水力損失計(jì)算的光伏離心泵多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并對(duì)光伏水泵的葉輪幾何參數(shù)進(jìn)行了多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究的方法對(duì)優(yōu)化后的光伏水泵在額定轉(zhuǎn)速下的性能進(jìn)行驗(yàn)證。最后應(yīng)用建立的光伏水泵系統(tǒng)出水量預(yù)測(cè)模型得到了優(yōu)化前后不同光照