印度东部地区太阳能光伏地下抽水系统设计方法
Atiqur拉赫曼1*和B.P.巴特1
1ICAR东部地区研究中心，PO:比哈尔邦兽医学院校园，巴特那，800014比哈尔邦印度
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.2.25
印度东部拥有丰富的集约化和多样化农业资源基础，但由于缺乏可靠的灌溉，该地区的产量和生产力相当低，因为即使是短暂的干旱期也会对农业生产的稳定性产生不利影响。最主要的原因是电力短缺和柴油价格大幅上涨，这使农民无法运行所需的柴油泵小时数。该地区具有巨大的太阳能潜力，太阳辐射量为4 - 6.4千瓦时/米2每天250 - 300个阳光明媚的日子。可作为全年可靠的地下抽水能源，满足地下水补充灌溉的需要。除了可靠性之外，环境污染也会减少。然而，考虑到该地区的初始投资成本、种植方式和土地持有规模，太阳能光伏抽水系统的设计应考虑全年的太阳辐照度和不同季节的需水量。本技术讨论了实现这一命题的几个重要方面。
太阳能;灌溉;辐照度;地下水
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张建军，张建军，张建军，等。太阳能光伏地下抽水系统设计方法研究。当代世界环境2014;9 (2)DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.9.2.25
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张建军，张建军，张建军，等。太阳能光伏地下抽水系统设计方法研究。生态学报，2014;9(2)。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=6124
介绍
在印度东部，大部分土地都属于小类别，粮食生产系统往往存在风险，由于降雨不稳定，回报相对较低。在气候变化的影响下，这种情况预计将在未来几十年恶化。1 - 2如果这些小农能够获得灌溉用水，他们可以在粮食生产中发挥越来越重要的作用。3.由于促进灌溉本身就是一项减少贫困、适应气候变化和粮食安全的战略，确保灌溉将为农民提供大量投资于高产种子、种植高价值作物和作物多样化的机会。4 - 5东印度地区的平均太阳辐射在4-6.4千瓦时/米之间变化2每年有250 -300个晴天。6 - 7因此，鉴于目前能源短缺和农业能源消费的高增长率，确实需要推广太阳能，特别是抽水地下水。8除此之外，使用现代灌溉技术可以减少地下水的过度开采和环境退化。9 - 10
泵和太阳能阵列的系统配置和尺寸
太阳能光伏水泵系统主要由太阳能电池阵、功率调节装置和太阳能跟踪机构组成。如果水源是深井，则首选潜水泵。然而，如果水源是浅井，那么地面泵可能是更好的选择。水泵也可以通过使用变频驱动(VFD)由太阳能运行。在太阳能光伏抽水系统中，通常选择两种不同的系统配置:a)潜水泵将地下水提升到架空水箱中，该水箱作为储能装置并为加压灌溉系统提供所需的压力。B)水被直接注入灌溉系统。另一种结构(图1)可以认为是一个潜水泵将水提升到一个接地的水箱中，作为养鱼和养鸭的水库。一个额外的离心泵将水从水箱中提出来，通过地表灌溉或通过加压灌溉方法直接将水从输送泵输送到灌溉网络来灌溉作物。这种配置的好处是，水可以以相对较高的压力输送到较远的油田并排放，而不会对潜水泵施加可能破坏排放的超压。在这种配置下，每天有更多的水被提升，更多的作物面积被灌溉。因为，灌溉特定土地面积所需的水量取决于许多因素，如作物的性质、作物生长周期、土壤类型和条件、土地地形、施用效率、作物生长周期等，这些因素需要每天定量的提升水量，也需要根据季节进行定量。 Mathematically, for given water volume, the requirement of energy and pumping depth can be connected as: E = ρgVd where, E ≈ hydraulic energy in joules (J) V ≈ required volume water in (m3.d≈水头(m)≈水的密度(100万克/立方米或1000千克/立方米)
米)然后公式
因此，要提升150米3.从20米的深度,如果水管道水头损失应该be10总额的百分比的头,然后要求液压能量是:9.81 150χχχ22日/ 1000 = 30.29 MJ = 8.41千瓦时如果泵操作数小时等于峰值日照小时数,然后升每秒的流量(Q) (lps): Q = 150χχ3600 = 6.95 - 1 P 1000/6液压动力(P),需要提升一个给定数量的水取决于时间的长度,泵的要求。作为权力的定义是做功的速率或消耗能量,因此,液压动力的公式可以从能源获得公式代替体积与水流的速度,也就是说,P =ρgQd瓦特6.95或P = 9.81 Qd =χχ22≈1500 W如果泵的效率η,然后用一个典型的电机功率= P /η泵效率为70%,一般的水泵,然后,所需的机械功率的1500/0.7 = 2150 W。由于太阳辐照度随白天时间变化，不符合标准测试条件(Standard Test Condition, STC)，因此泵的尺寸应≈3hp。因此，为了了解太阳能电池阵列在不同月份或季节一天内的实际输出功率，在东部地区(巴特那，25.65°N)安装了一块3.0 kWp的太阳能电池板，带有手动太阳跟踪机构。记录全年各月份在阳光明媚的日子每隔15分钟输出直流功率，并绘制月平均值如图1所示。我们观察到，在上午9点到下午2点30分之间，除了11月到1月，几乎所有月份的直流功率都在2.0- 2.4 kW之间。因此，3马力泵几乎可以顺利运行6由于该容量泵的额定功率接近2.2 kw，因此，为了使该地区的太阳能泵成功运行，泵的尺寸(hp)与太阳能阵列尺寸(Wp)之间的比例应为1:10 00。
此外，使用3hp -三相潜水泵，出厂额定功率2.2 kw2，从20 m的下陷深度抽取地下水(图2)。根据区域水深情况选择降沉深度;一般来说，在季风后和季风前，地下水位在2 - 10米之间，年波动在±2至±4米之间11由3.0 kWp太阳能阵列供电。对这个抽水系统进行了全年的日出水量测试。不同月份无云日的月平均日水量如图3所示。这个数字表明，一年平均每天的升水接近150米3.．
结论
本技术说明中提出的设计、分析和随后的结果可用于根据印度东部用户的需要和要求设计/调整太阳能地下水抽水系统的大小
确认
作者感谢新德里印度农业研究委员会为本研究提供财政支持。
Refrerences
在印度东部，大部分土地都属于小类别，粮食生产系统往往存在风险，由于降雨不稳定，回报相对较低。在气候变化的影响下，这种情况预计将在未来几十年恶化。1 - 2如果这些小农能够获得灌溉用水，他们可以在粮食生产中发挥越来越重要的作用。3.由于促进灌溉本身就是一项减少贫困、适应气候变化和粮食安全的战略，确保灌溉将为农民提供大量投资于高产种子、种植高价值作物和作物多样化的机会。4 - 5东印度地区的平均太阳辐射在4-6.4千瓦时/米之间变化2每年有250 -300个晴天。6 - 7因此，鉴于目前能源短缺和农业能源消费的高增长率，确实需要推广太阳能，特别是抽水地下水。8除此之外，使用现代灌溉技术可以减少地下水的过度开采和环境退化。9 - 10
泵和太阳能阵列的系统配置和尺寸
太阳能光伏水泵系统主要由太阳能电池阵、功率调节装置和太阳能跟踪机构组成。如果水源是深井，则首选潜水泵。然而，如果水源是浅井，那么地面泵可能是更好的选择。水泵也可以通过使用变频驱动(VFD)由太阳能运行。在太阳能光伏抽水系统中，通常选择两种不同的系统配置:a)潜水泵将地下水提升到架空水箱中，该水箱作为储能装置并为加压灌溉系统提供所需的压力。B)水被直接注入灌溉系统。另一种结构(图1)可以认为是一个潜水泵将水提升到一个接地的水箱中，作为养鱼和养鸭的水库。一个额外的离心泵将水从水箱中提出来，通过地表灌溉或通过加压灌溉方法直接将水从输送泵输送到灌溉网络来灌溉作物。这种配置的好处是，水可以以相对较高的压力输送到较远的油田并排放，而不会对潜水泵施加可能破坏排放的超压。在这种配置下，每天有更多的水被提升，更多的作物面积被灌溉。因为，灌溉特定土地面积所需的水量取决于许多因素，如作物的性质、作物生长周期、土壤类型和条件、土地地形、施用效率、作物生长周期等，这些因素需要每天定量的提升水量，也需要根据季节进行定量。 Mathematically, for given water volume, the requirement of energy and pumping depth can be connected as: E = ρgVd where, E ≈ hydraulic energy in joules (J) V ≈ required volume water in (m3.d≈水头(m)≈水的密度(100万克/立方米或1000千克/立方米)
米)然后公式
因此，要提升150米3.从20米的深度,如果水管道水头损失应该be10总额的百分比的头,然后要求液压能量是:9.81 150χχχ22日/ 1000 = 30.29 MJ = 8.41千瓦时如果泵操作数小时等于峰值日照小时数,然后升每秒的流量(Q) (lps): Q = 150χχ3600 = 6.95 - 1 P 1000/6液压动力(P),需要提升一个给定数量的水取决于时间的长度,泵的要求。作为权力的定义是做功的速率或消耗能量,因此,液压动力的公式可以从能源获得公式代替体积与水流的速度,也就是说,P =ρgQd瓦特6.95或P = 9.81 Qd =χχ22≈1500 W如果泵的效率η,然后用一个典型的电机功率= P /η泵效率为70%,一般的水泵,然后,所需的机械功率的1500/0.7 = 2150 W。由于太阳辐照度随白天时间变化，不符合标准测试条件(Standard Test Condition, STC)，因此泵的尺寸应≈3hp。因此，为了了解太阳能电池阵列在不同月份或季节一天内的实际输出功率，在东部地区(巴特那，25.65°N)安装了一块3.0 kWp的太阳能电池板，带有手动太阳跟踪机构。记录全年各月份在阳光明媚的日子每隔15分钟输出直流功率，并绘制月平均值如图1所示。我们观察到，在上午9点到下午2点30分之间，除了11月到1月，几乎所有月份的直流功率都在2.0- 2.4 kW之间。因此，3马力泵几乎可以顺利运行6由于该容量泵的额定功率接近2.2 kw，因此，为了使该地区的太阳能泵成功运行，泵的尺寸(hp)与太阳能阵列尺寸(Wp)之间的比例应为1:10 00。
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图1：月平均日变化 3.0 kWp太阳能的直流输出功率 巴特那无云的面板(25.65°N)。 点击这里查看图 |
此外，使用3hp -三相潜水泵，出厂额定功率2.2 kw2，从20 m的下陷深度抽取地下水(图2)。根据区域水深情况选择降沉深度;一般来说，在季风后和季风前，地下水位在2 - 10米之间，年波动在±2至±4米之间11由3.0 kWp太阳能阵列供电。对这个抽水系统进行了全年的日出水量测试。不同月份无云日的月平均日水量如图3所示。这个数字表明，一年平均每天的升水接近150米3.．
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图2：太阳能光伏原理图 地下水抽水系统 点击这里查看图 |
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图3：随太阳总辐射变化的各月潜水泵日平均出水量 点击这里查看图 |
结论
本技术说明中提出的设计、分析和随后的结果可用于根据印度东部用户的需要和要求设计/调整太阳能地下水抽水系统的大小
确认
作者感谢新德里印度农业研究委员会为本研究提供财政支持。
Refrerences
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