【正文】 如下列方框圖所示：如下圖，給出室內(nèi)和室外測試系統(tǒng)圖：40圖 室內(nèi)和室外測試系統(tǒng)圖下圖給出若干測試結(jié)果圖表及曲線:4142。二、全泵系統(tǒng)特性。η0= ρgQH 104RANM當從電機方程知道轉(zhuǎn)矩時，可以得各部件的效率泵：η ρgQH電機：pη=τC SτC S 光伏水泵的性能測試m= 0V Ia a本節(jié)將簡要介紹光伏水泵的性能測試內(nèi)容及有關(guān)測試系統(tǒng)。下面再談一下理論效率的計算：一旦知道工作速度，就可以計算給定水頭的流速，然后可以得到兩種配置系統(tǒng)的效率。從而，離心泵的?2()?簡化又可寫成：式中τ1= τ0+ τn1 ? τ0??ss0??τ1= +A BS2(τ τ )A =τ0,B =?n1 0S20一般情況，H＝A1Q2＋2B1SQ＋C1S2，ABC1從泵的制造數(shù)據(jù)中可得到。為獲得最大功率，微商 dp 應為零，從而： dp＝IdV＋VdI＝0又對 M 個電池并聯(lián)，N 個電池串聯(lián)的組件有IM=I1? I??q?VIRS ? ??也可寫成：0?exp??? NkT??N+M??? ??1???(M I + I) ? I ?(C MV + NIRs) =ln?0 LMI?微分該方程用到 IdV＝－VdI，得：(?C1=qNMVKT) = I0?聯(lián)立解得：?C MV ? NIRs( ) ? I ?M I0+ IL[(M I0+ IIL)? I]或ln??MI0? ??((M I0+ I)(LC NIR) ? I=21s)這里x ln x = G x + 1 G2? x( ) ? IM I0+ ILx =MI0G1= 2C NMR I0G =I0+IL2I0為找到其解，可解兩條曲線 y＝xlnx 和 y＝(G1x+1)(G2x)的交點，即為其解。根據(jù)這些性能分析進行各部件之間的最佳匹配，以期得到學的最高工作效率。離心泵的性能曲線如下圖：圖 離心式水泵的工作特性曲線離心泵的性能曲線是液體在泵內(nèi)運動規(guī)律的外部表現(xiàn)形式。它的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、性能平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、易操作和維修，使用極廣。 圖 直流并勵電動機工作特性A．速度特性：由電壓平衡方程可得：36則：Ea= CeΦnu = Ea+ I Ran = u I Ra aB．轉(zhuǎn)矩特性：CeΦT＝CTΦIaPT＝T2＋T0＝2T0Ω+3．水泵：水泵的種類也很多，根據(jù)作用原理可將水泵分成三大類：A． 葉片式泵：離心泵、軸流泵、混流泵和漩渦泵B．容積泵：往復泵和回轉(zhuǎn)泵C．其他類型泵：噴射泵和電磁泵下面典型選離心泵，介紹其工作原理及特性。應盡可能地使光伏水泵系統(tǒng)工作在最大功率點或其附近。工作在M 點輸出功率最大：Pm=Im﹡Vm。在此僅強調(diào)一點，就是方陣的 IV 負載特性曲線，如圖示。 潛水式：電機和水泵構(gòu)成一體，沉于井、河等水下，可達較遠揚程（10 米～100 米），流量也可達 250 米/天。缺點是吸程有限（離心式為 7 米），限制了它的使用。特點是：①適用性廣 ②機泵產(chǎn)品系列化，價格低廉 ③但因增加了電子控制和 D/A 轉(zhuǎn)換，效率有所降低圖 帶有功率點跟蹤的光伏水泵第二種分類方法是根據(jù)水泵的安裝位置分類： 淺水式：電機和水泵都安裝在地面上。隨著太陽電池技術(shù)的迅速發(fā)展，光電水泵系統(tǒng)也將得到更廣泛的應用。目前世界上約有四十多家廠商提供該類產(chǎn)品，其系統(tǒng)效率、可靠性能也在不斷提高；功率范圍從幾十瓦到 15 千瓦，品種也在不斷增加，西方一些發(fā)達國家的光電水泵已經(jīng)系列化；并大量銷往到非洲、南美、中東和東南亞等地。那么，使用常規(guī)的抽水工具也就遇到了很大的障礙，利用取之不盡，用之不竭的太陽光能作動力，以光電水泵為抽水工具是一種行之有效的并為人們越來越關(guān)注的好方法。在諸多的水違紀地方，并不是沒有水源，而是缺乏合適的抽水工具及動力。在許多干旱地區(qū)，由于缺乏水灌溉，土地逐漸形成鹽堿地，甚至被沙漠侵蝕。從下表可以看出，利用風能和太陽能互補發(fā)電；性能價格比要高得多，發(fā)電品質(zhì)也好。設(shè)蓄電池電壓 24V，計算結(jié)果30三種發(fā)電方式的經(jīng)濟效益對比列入下表，另外，當負載需要量大時，風電—光電互補可以有多種組配方式。根據(jù)上表可以選擇 100Wyc 風力 發(fā)電機單獨發(fā)電，或者兩組 HC9151220 電池板并聯(lián) 100W 太陽電池單獨發(fā)電，或者 50Wyc 風力發(fā)電機加一組 HC9151220 50W 太陽電池互補發(fā)電。不配備柴油發(fā)電機。例中，風力發(fā)電機選用太原汾西機器廠 50W—200W 系列產(chǎn)品，太陽電池選用哈爾濱克羅拉公司 3W—120W 非晶硅系列，其電池轉(zhuǎn)換效率取 6%，壽命 20 年。 系統(tǒng)的設(shè)計對于風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計，其中涉及的問題很多。一般柴油發(fā)電機只提供保護性的充電電流，其直流充電電流值不宜過高。 阻塞二極管作用也是防止無日照時蓄電池通過太陽電池方陣放電。 逆變器逆變器在系統(tǒng)框圖中未標出，它將風力發(fā)電機組輸出變換后得到的直流電，以及太陽電池方陣輸出和蓄電池放電轉(zhuǎn)換成負載所需要的交流電。 控制器在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，控制器主要包括風電控制系統(tǒng)，光電控制系統(tǒng)和蓄電池充放電控制器三部分。在風速超過截止風速時，風機通過機械限速機構(gòu)使風力 機在一定轉(zhuǎn)速下限速運行或停止運行，以保證風力機不致?lián)p壞。輸出電能供給負載以及給蓄電池充電。圖 風力發(fā)電機輸出特性當風速小于起動風速時，風機不能轉(zhuǎn)動。下圖即為風力機輸出功率曲線。當蓄電池組的充電電壓達到設(shè)定的最高充電電壓時，自動依次切斷一個或數(shù)個方陣供電支路，以限制蓄電池的充電電壓繼續(xù)增長，確保蓄電池的壽命，并最大限度的利用和儲存太陽電池發(fā)出的電能。太陽電池方陣的支路通過二極管、充電控制器并聯(lián)向蓄電池充電。26 風光互補發(fā)電系統(tǒng) 系統(tǒng)的構(gòu)成與原理風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：太陽電池方陣風力發(fā)電機組柴油發(fā)電機組控制器變流器蓄電池負載圖 風光互補發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖發(fā)電部分由太陽電池方陣、風力發(fā)電機組、柴油發(fā)電機組、控制器及蓄電池組組成。 大型風力機（100 千瓦以上）大型風力機的研究，美國、丹麥、德國等技術(shù)比較先進。風輪布置多采用下風向，無尾舵，有的甚至省掉自調(diào)向?qū)Ｓ玫膶︼L裝置，依靠風輪和艙體合理布置實現(xiàn)自調(diào)向。中型風力發(fā)電機多是二葉片或三葉片式風輪，風輪的功率系數(shù) CP一般在 左右。我國小型風力發(fā)電機（50～200 瓦）發(fā)展很快，現(xiàn)已推廣應用 10 多萬臺，主要分布在內(nèi)蒙、新疆、青海、甘肅等地。為了簡化結(jié)構(gòu)，小型風力發(fā)電機很多采用定槳距風輪。風輪的葉片數(shù)目 2～3 片，多用玻璃鋼制造。目前，其產(chǎn)品已經(jīng)成熟，整機效率可達 25%～30%，運行壽命可達 20 年。合適的風場特性綜合如下：a、具有較高的平均風速；b、在風力機來風的方向上沒有高大建筑物（其距離與高度有關(guān)）；c、在平地的光滑山頂或湖、海中的島上；d、開闊的平坦地，開闊的海岸線；e、能產(chǎn)生煙筒效應的山谷。25風洞試驗表明：一個風場上風力機之間的距離應有一定的要求，以免風輪之間產(chǎn)生干擾。也就是說，建筑物、樹及其他障礙物對剪切和有效風能有影響。而不受剪切影響的高度比氣象站測量高度（10 米）要大得多。因為當風吹過地表時，水氣的空氣流會產(chǎn)生剪切和加速。B、系統(tǒng)的能量收益—在風力機使用壽命內(nèi)風力機所產(chǎn)生的能量除以風力機制造、運行和維修所需的能量—應大。這就要求，風力機（包括蓄能設(shè)備在內(nèi)）投資低，各部件（葉片、發(fā)電機、軸承、齒輪箱、塔架和蓄能設(shè)備等）在風力機的使用年限內(nèi)，運行和維修費用最低。風力機蓄能系統(tǒng)可分為以下面幾類：a、電化蓄能系統(tǒng)——蓄電池和電解蓄氫；b、熱能蓄能系統(tǒng)——能通過機械運動，將產(chǎn)生的熱蓄存起來；c、動能系統(tǒng)——飛輪或超導電磁系統(tǒng)；d、勢能系統(tǒng)——泵水系統(tǒng)或壓縮空氣系統(tǒng)。由于風的不連續(xù)性，風力機提供能量是間斷的。根據(jù)這個估算，批量生產(chǎn)的大型風力發(fā)電機（兆瓦級）的成本為批量生產(chǎn)的中型風力機（百千瓦級）成本的一半。然而，由于目前制造和運行可靠性的限制，風力機的尺寸還不能太大。23（5） 生產(chǎn)能量的成本圖 風力機的附加載荷雖然風力機的成本隨著尺寸的增大而增加，但是風力機每千瓦的成本隨著尺寸增大而下降，運輸成本也隨尺寸增大而下降。這些載荷可能引起葉片、塔架、軸承和其它部件周期運動和振動，并且會對風力機系統(tǒng)的可靠性、壽命和性能產(chǎn)生嚴重的影響。（4） 附加載荷當風力機運行時，還會產(chǎn)生幾種附加載荷，對葉片的運動產(chǎn)生很大的影響。22圖 每年實際功率密度輸出（一臺風力機）因為氣流的功率隨空氣速度和風輪掃掠面變化，所以當風場的風速增加和風輪直徑平增大，都能使風力機的功率輸出增加。切出風速為 27 米/秒，而實際輸出功率密度按圖 虛線變化。圖 Cp＝ 風力機的理論功率密度時間曲線這樣的風力機，帶有固定傳動比的增速裝置驅(qū)動的固頻交流發(fā)電機，其實際功率密度小于上述理論值。在這樣一條功率密度曲線下的面積表示安裝在該風場上風力機的風輪單位面積上每年產(chǎn)生的總的有效能量。21圖 MOD－0 風力機（風輪直徑 38 米，額定功率 100 千瓦）的功