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分级接入式风电泵水系统研制

韩金龙  
【摘要】: 风力提水是最古老的风能利用方式之一,从古到今,演变出各种各样的形式,典型的有荷兰风车、风力提水机、风电泵水系统,这些系统从效率和能源利用方面,都不是很理想。为了缓解能源危机,改善农田灌溉,人畜饮水的现状,课题以寻求一种风速范围广,效率高的风力提水系统为目标进行研究。 本文对现有的各种风能提水技术进行了分析、比较,决定对效率比较高的风电泵水系统进行进一步研究。采用风力发电机驱动多台潜水螺杆电泵的系统,由于每台电泵是逐步接入系统的,因此该系统被称为分级接入式风电泵水系统。 经过实验测试,以及对测试结果的分析,以及理论推导发现,发现系统可以通过选用大功率风力发电机或者选用小功率电泵降低起动风速,运行风速范围可以达到与所选用的风力发电机的工作风速范围相同;与通过变频调节改善风能利用的风电泵水系统相比,效率有明显的提高,整个运行过程中,效率值在最大值和最小值之间波动,对于2.5KW风力发电机驱动4台潜水螺杆电泵的系统,由风力发电机发出电功率转化为电泵的水功率的最大效率为35%,最小值是23%。但是相同扬程时,该系统流量不及变频调速风电泵水系统,如果计入造价,那么该系统的流量仍然比变频调速系统优越,而且单位流量所需要的电功率仍然小于变频调速系统的。另一方面,该系统还需要在某些方面进一步研究。例如每台电泵起动时,提供瞬时大电流的蓄电池的容量;蓄电池的接入时间长短;每台电泵在运行过程中,输入端电压的选择;以及选用大功率风力发电机或者小功率电泵来降低起动风速的合理性都需要深入研究。


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