本發(fā)明涉及揚水灌溉領(lǐng)域，具體涉及一種光伏揚水灌溉系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年，隨著太陽能發(fā)電成本的降低，出現(xiàn)了部分以太陽能提供電能的滴灌系統(tǒng)，但絕大多數(shù)未考慮到光伏組件的占地問題，隨著溫室大棚及光伏溫室的發(fā)展，利用溫室大棚頂部空間安放光伏陣列，能有效解決溫室大棚自用電及灌溉問題。

名稱為“一種太陽能光伏揚水滴灌系統(tǒng)”申請?zhí)枮椤癱n201420289356.7”的中國實用新型專利提供了一種太陽能光伏揚水滴灌系統(tǒng)，由光伏陣列、雙向變換器、蓄電池、揚水泵、配電柜、蓄水池等組成，能解決在蓄水池無水且并網(wǎng)中沒有供電的情況下，通過蓄電池供電實現(xiàn)灌溉，保證灌溉設(shè)備常規(guī)化運行。但是，該專利中設(shè)備的穩(wěn)定性不高，灌溉效果較差，由于蓄電池儲能有充放電電流限制、充電時間長、功率密度低缺點，在啟動水泵瞬間對蓄電池沖擊大，造成蓄電池使用壽命變短，無法達到水泵穩(wěn)定性要求。

采用蓄電池作為儲能裝置存在一定缺陷：一方面，蓄電池內(nèi)部存在電化學(xué)反應(yīng)，充放電速度慢，需要配置的蓄電池容量偏大；另一方面，蓄電池充放電次數(shù)有限，使用壽命短，經(jīng)常更換蓄電池將增加光伏發(fā)電系統(tǒng)運行成本。超級電容器具有充放電速度快功率大、使用壽命長且無污染的優(yōu)點，非常適合做光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、灌溉效果好的光伏揚水灌溉系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

所述儲能組件包括并聯(lián)的電容器和第一控制器、與所述第一控制器電連接的蓄電池組，所述第一控制器，用于監(jiān)測所述電容器和所述蓄電池組內(nèi)電壓并對所述電容器和所述蓄電池組進行充放電，所述電容器和所述第一控制器并聯(lián)后與所述供電組件電連接；

所述蓄水組件包括蓄水池、設(shè)于所述蓄水池內(nèi)的用于監(jiān)測所述蓄水池內(nèi)水位的水位傳感器、與所述水位傳感器電連接的第二控制器、與所述第二控制器連接的用于為所述蓄水池供水的供水單元，所述供水單元與所述蓄水池連通，所述第二控制器與所述供電組件電連接，所述第二控制器，用于接收所述水位傳感器信號并控制所述供水單元供水，所述電容器和所述第一控制器并聯(lián)后與所述第二控制器電連接；

當所述第一控制器檢測到所述電容器和所述蓄電池組內(nèi)電壓達到低壓保護值時，所述供電組件切換為離網(wǎng)狀態(tài)，并對所述電容器和所述蓄電池組進行充電，此時，所述供電組件還為所述蓄水組件供電；當所述第一控制器檢測到所述電容器和所述蓄電池組內(nèi)電壓達到高壓保護值時，所述供電組件切換為并網(wǎng)狀態(tài)，所述供電組件與所述儲能組件和所述第二控制器斷開連接，并進行光伏并網(wǎng)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述供電組件包括用于切換并網(wǎng)/離網(wǎng)狀態(tài)的第三控制器、與所述第三控制器電連接的最大功率點跟蹤器、與所述最大功率點跟蹤器電連接的用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏陣列，所述最大功率點跟蹤器，用于監(jiān)測所述光伏陣列的發(fā)電電壓并捕捉所述光伏陣列的最高電壓電流值。

優(yōu)選地，所述供電組件還包括與所述第三控制器電連接的逆變器。

優(yōu)選地，所述供水單元包括分別與水源和所述蓄水池連接的用于將所述水源中的水抽至所述蓄水池中的水泵、與所述水泵連接的用于驅(qū)動所述水泵運行的直流電機，所述直流電機與所述第二控制器電連接。

優(yōu)選地，所述灌溉組件包括與一端所述蓄水池連接的灌溉管道、設(shè)于所述灌溉管道上的控制閥，所述灌溉管道的另一端連通待灌溉作物。

由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的一種光伏揚水灌溉系統(tǒng)，通過將電容器和第一控制器以及蓄電池組連接在一起，共同組成混合的儲能組件，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充電速度快，使用壽命長；同時利用該混合的儲能組件供電實現(xiàn)灌溉，減少水泵接通瞬間對蓄電池的沖擊、延長蓄電池壽命，能保證按照作物需水要求進行智能灌溉，顯著節(jié)省了水資源，提高了系統(tǒng)運行效率和穩(wěn)定性。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的連接示意圖。

其中：1、電容器；2、第一控制器；3、蓄電池組；4、蓄水池；5、水位傳感器；6、第二控制器；7、第三控制器；8、最大功率點跟蹤器；9、光伏陣列；10、逆變器；11、電網(wǎng)電源；12、水源；13、水泵；14、直流電機；15、灌溉管道；16、控制閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述。

參見圖1所示，一種光伏揚水灌溉系統(tǒng)，包括供電組件、儲能組件、蓄水組件和灌溉組件；

儲能組件包括并聯(lián)的電容器1和第一控制器2、與第一控制器2電連接的蓄電池組3，第一控制器2，用于監(jiān)測電容器1和蓄電池組3內(nèi)電壓并對電容器1和蓄電池組3進行充放電，電容器1和第一控制器2并聯(lián)電連接后與供電組件電連接。

在本實施例中，電容器1為超級電容器，由多個法拉電容串聯(lián)而成。超級電容器又叫雙電層電容器，是一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。第一控制器2為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負載供電的自動控制設(shè)備。通過將超級電容器和太陽能充放電控制器并聯(lián)電連接之后與蓄電池組電連接，組成混合儲能系統(tǒng)。組成的混合儲能系統(tǒng)兼具蓄電池能量密度大和超級電容器功率密度大的優(yōu)點，減少了對蓄電池的沖擊，優(yōu)化了蓄電池的充放電過程，減少了充放電循環(huán)次數(shù)，增加了放電時間，延長蓄電池使用壽命，提高了供電的穩(wěn)定性并降低了光伏發(fā)電系統(tǒng)運行成本。

當?shù)谝豢刂破?檢測到電容器1和蓄電池組3內(nèi)電壓達到低壓保護值時，供電組件切換為離網(wǎng)狀態(tài)，并對電容器1和蓄電池組3進行充電，此時，供電組件還為蓄水組件供電；當?shù)谝豢刂破?檢測到電容器1和蓄電池組3內(nèi)電壓達到高壓保護值時，供電組件切換為并網(wǎng)狀態(tài)，供電組件與儲能組件和第二控制器6斷開連接，并進行光伏并網(wǎng)發(fā)電。

蓄水組件包括蓄水池4、設(shè)于蓄水池4內(nèi)的用于監(jiān)測蓄水池4內(nèi)水位的水位傳感器5、與水位傳感器5電連接的第二控制器6、與第二控制器6連接的用于為蓄水池4供水的供水單元，供水單元與蓄水池4連通，第二控制器6與供電組件電連接，第二控制器6，用于接收水位傳感器5信號并控制供水單元供水，電容器1和第一控制器2并聯(lián)后與第二控制器6電連接。

在本實施例中，第二控制器6為電源控制器，用于接收水位傳感器5信號并控制供水單元供水。在這里，供水單元包括分別與水源12和蓄水池4連接的用于將水源12中的水抽至蓄水池4中的水泵13、與水泵13連接的用于驅(qū)動水泵13運行的直流電機14，直流電機14與第二控制器6電連接。當水位傳感器檢測到蓄水池4內(nèi)水位低于設(shè)定水位時，通過電源控制器驅(qū)動直流電機和水泵運行進行蓄水池蓄水，直到蓄水池水位達到設(shè)定水位，電源控制器停止水泵工作。

供電組件包括用于切換并網(wǎng)/離網(wǎng)狀態(tài)的第三控制器7、與第三控制器7電連接的最大功率點跟蹤器8、與最大功率點跟蹤器8電連接的用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏陣列9，最大功率點跟蹤器8，用于監(jiān)測光伏陣列9的發(fā)電電壓并捕捉光伏陣列9的最高電壓電流值。還包括與第三控制器7電連接的逆變器10，逆變器10與電網(wǎng)電源11電連接。

在本實施例中，第三控制器7為并網(wǎng)/離網(wǎng)控制器，用于切換并網(wǎng)/離網(wǎng)狀態(tài)，當?shù)谝豢刂破?檢測到蓄電池組3電壓達到高壓保護時，并網(wǎng)/離網(wǎng)控制器選擇并網(wǎng)運行進行光伏并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電量可用于溫室大棚內(nèi)自用電；當?shù)谝豢刂破?檢測到蓄電池組3電壓達到設(shè)定低壓保護時，并網(wǎng)/離網(wǎng)控制器選擇離網(wǎng)運行，對混合儲能系統(tǒng)進行充電。

在這里，第一控制器2額定電壓48v、浮充電壓54.8v、連接低壓50v、斷開低壓43v。當?shù)谝豢刂破?檢測到蓄電池電壓達到高壓保護54.8v時，并網(wǎng)/離網(wǎng)控制器選擇并網(wǎng)運行進行光伏并網(wǎng)發(fā)電，發(fā)電量可用于溫室大棚內(nèi)自用電；當?shù)谝豢刂破?檢測到蓄電池電壓達到設(shè)定低壓保護50v時，并網(wǎng)/離網(wǎng)控制器選擇離網(wǎng)運行，對超級電容器和蓄電池組3進行充電，始終保持儲能組件維持一定電量，能將蓄水池水位維持5m的電量；水位傳感器檢測到蓄水池內(nèi)水位低于設(shè)定水位5m時，通過第二控制器6驅(qū)動直流電機14和水泵13運行進行蓄水池4蓄水，直到蓄水池4水位達到設(shè)定水位5m，第二控制器6停止水泵工作；當光照較強且需要蓄水及儲能時，光伏陣列9發(fā)電一部分給儲能組件充電，另一部分直接供給水泵13和直流電機14。

灌溉組件包括一端與蓄水池4連接的灌溉管道15、設(shè)于灌溉管道15上的控制閥16，灌溉管道15的另一端連通待灌溉作物?？刂崎y16為電磁閥。同時，可在作物灌溉處設(shè)一個土壤濕度傳感器，通過土壤濕度傳感器輸出信號控制電磁閥開關(guān)，實現(xiàn)灌溉自動化控制。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。