【摘要】：平移式噴灌機組具有投資少、效益高、機動靈活等優(yōu)點,適應我國農(nóng)村發(fā)展的需要,受到農(nóng)戶歡迎,但是電動平移噴灌機因其電力驅(qū)動的特點,難以滿足偏遠缺電地區(qū)的灌溉需求。太陽能平移式噴灌機組符合平移式噴灌機低壓低能耗噴灌、綠色清潔能源驅(qū)動、精準自動化灌溉的發(fā)展趨勢,該機組采用低壓噴頭噴灌、太陽能供電驅(qū)動,在農(nóng)業(yè)灌溉裝備領域的應用將達到節(jié)能減排與節(jié)水灌溉的雙重效果,在我國干旱少雨且光照充足的西部地區(qū)有著巨大的應用前景。太陽能平移式噴灌機的性能受氣象影響因素較大,氣象條件既影響作物的耗水量也影響太陽能噴灌機的發(fā)電量,而太陽能發(fā)電量的多少直接影響噴灌機灌溉作業(yè)能力,故在基于作物灌溉制度和太陽能噴灌機經(jīng)濟成本的前提下,研究太陽能噴灌機光伏驅(qū)動動力的優(yōu)化配置是非常必要的。平移式噴灌機光伏驅(qū)動動力優(yōu)化配置的研究,以機組全壽命周期成本最低為目標,負載虧電率和能量溢出比為約束指標,圍繞機組季節(jié)性負載對光伏驅(qū)動能量優(yōu)化和供電性能進行了分析和研究。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論:(1)光伏電池輸出特性與仿真試驗。對光伏電池進行Matlab/Simulink建模,仿真得到了不同太陽輻照強度和環(huán)境溫度條件下的光伏組件輸出特性U-I、U-P、P-t曲線,進而得到光伏組件全天累計發(fā)電量,仿真模型結(jié)果和實測結(jié)果誤差在允許精度6%內(nèi)。(2)光伏驅(qū)動能量配置優(yōu)化研究。提出一種太陽能平移式噴灌機光伏配置方法,以系統(tǒng)全壽命周期成本最小為目標,以負載虧電率和能量溢出比為約束指標,得到了季節(jié)性負載的光伏陣列最佳布設傾角及系統(tǒng)蓄電池和光伏電池容量的最優(yōu)配置組合。太陽能噴灌機主要用于春-夏季灌溉,在優(yōu)化布設傾角時,應使得作物灌溉期間光伏陣列傾斜面上的太陽輻照度最大。太陽能噴灌機陰雨天氣候下不作業(yè)或者少作業(yè),根據(jù)作物的灌溉用水計劃,在滿足作物灌水高峰期用電需求的前提下,可考慮適當提高負載虧電率用以滿足機組經(jīng)濟性和實用性要求。(3)提出基于PVSYST的太陽能噴灌機供電性能評估方法,以典型歷史氣象年數(shù)據(jù)為基礎,考慮馬鈴薯灌溉期與用水高峰期的用電要求,對光伏陣列的傾角布設進行優(yōu)化。通過PVSYST仿真得到了機組全年供電保證率78.9%,負載虧電率20.9%,缺電時間1830h;其中4-8月馬鈴薯灌溉期供電保證率96%,6-7月用水高峰期供電保證率98.1%,缺電時間約41h,太陽能平移式噴灌機基本滿足馬鈴薯整個生育期的灌溉要求。(4)機組供電性能分析和運行狀態(tài)試驗研究。采用可持續(xù)作業(yè)時間作為機組的供電能力指標,以負載虧電率和能量溢出比作為機組的供電可靠性指標。試驗結(jié)果表明:機組可連續(xù)工作9.5~22.6小時,基本滿足作物的灌溉要求;馬鈴薯全生育期內(nèi)光伏能量能量溢出比43.5%,馬鈴薯用水高峰期(塊莖增長期)能量利用率最大,能量溢出比0.4%,太陽能發(fā)電量可滿足機組灌溉用電的需求;在連續(xù)8天的測試中蓄電池荷電狀態(tài)均保持在38%以上,太陽能噴灌機供電保證率為100%,光伏能量溢出比17.8%,滿足獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)工程范圍5%~30%要求。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S277.94
【圖文】：

能量溢出比，并結(jié)合作物的灌溉制度對光伏陣列進行傾角優(yōu)化設計，使得作物灌溉期的陣列面接收的太陽輻照度最大。設計技術(shù)路線如圖1-1所示，其中氣象環(huán)境條件始終影響研究內(nèi)容的光伏發(fā)電性能、光伏能量的供電可靠性和作物的灌水周期。通過模擬仿真法建立氣象與光伏電池輸出特

1sdv bT DR（2-6）DCVVdvI IC 2ocsc11 1exp（2-7）mmmP VI（2-8）式中：S1、T1、C1、C2均為中間變量；refS 為標況下太陽輻照強度 1000W/2m ；refT為標況下電池板溫度 25℃；S、T 為任意時刻光伏輻照強度和光伏組件背板溫度；a、b為補償系數(shù)，a 取 0.0054，b 取 0.21；基于 Simulink 基本元件庫，并結(jié)合上述光伏電池數(shù)學模型表達式，建立了光伏組件動態(tài)仿真模型如圖 2-1 所示。該模型輸入光伏組件的銘牌參數(shù)：峰值電壓mV =49.71V、峰值電流mI =5.25A、開路電壓ocV =60.49V、短路電流scI =5.57A，全天的逐時光伏輻照強度和環(huán)境溫度，即可仿真不同太陽輻照強度、溫度等條件下的光伏電池輸出狀況，獲得其輸出電壓、輸出電流和發(fā)電功率等關(guān)系圖。

平移式噴灌機光伏驅(qū)動動力優(yōu)化配置研究 13對上面給出的光伏電池模型進行少許修改后，即可得到光伏組件最大功率輸出功率仿真模型如圖 2-2 所示。將全天的逐時輻照強度、環(huán)境溫度、時間、光伏組件銘牌參數(shù)輸入模型，即可得到光伏組件全天輸出功率-時間變化曲線，進而可得到全天累計發(fā)電量。

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3 ;新墾芳草湖——250型電動平移式噴灌機[J];新疆農(nóng)墾科技;1979年05期

4 ;新墾129—250型電動平移式噴灌機[J];新疆農(nóng)墾科技;1979年05期

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本文編號：2780779