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

1、光伏水泵系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能來驅(qū)動水泵抽水，不僅可用于解決偏遠無電、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)。光伏水泵的運行工況會隨著天氣變化而不斷改變，目前針對光伏水泵這種特殊運行特性的研究還相當缺乏。本文在國家自然科學基金(NO.51109095)的資助下，采用理論分析、數(shù)值計算和實驗研究相結(jié)合的方法對光伏水泵系統(tǒng)出水量特性及光伏離心泵多工況優(yōu)化設(shè)計方法進行了探索。本文的主要工作和取得成果如下

2、:
　　 1.對國內(nèi)外光伏水泵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)與歸納，詳細介紹了光伏水泵系統(tǒng)的各組成部件，并總結(jié)了國內(nèi)外學者在提高光伏水泵系統(tǒng)效率和出水量預測模型的研究成果。
　　 2.從理論上分析了光伏電池的Ⅰ-Ⅴ特性。通過matlab軟件中simulink模塊分析了太陽輻射強度和溫度對光伏電池輸出特性的影響。通過對電池組件進行實驗研究，分析了傾角對光伏電池輸出特性的影響。
　　 3.分析了光照強度對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分析了最大功率點跟蹤算法的工作過程和陣列大小與管路特性對交流光伏水泵系統(tǒng)出水量的影響。研究結(jié)果表明最大功率點跟蹤算法的加入使得揚水光照強度閾值明顯降低。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。增大管路靜揚程和阻力系數(shù)，會降低光伏水泵系統(tǒng)的出水量。
　　 4.基于實驗數(shù)據(jù)，分別對光伏水泵實驗系統(tǒng)中各部件的運行特性進行數(shù)據(jù)擬合，從而完成對各部件的數(shù)學建模，最終建立光伏水泵系統(tǒng)的出水

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