一種無電地區光伏提水凈水系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無電地區供水領域，具體而言，涉及一種可在無電地區使用的光伏提水凈水系統。
【背景技術】
[0002]我國西部地區由于氣候、地質條件原因，水中一般高礦化度成份(鈣鎂離子和高濃度鹽堿)較高，部分地區水質表現為高硬度、高氟、高砷、高鐵錳、低碘、低硒特征，不僅飲用口感差，而且會直接影響人體健康，據相關部分統計，長期飲用高礦化度的苦咸水，會引起腹瀉、腹脹等消化系統疾病和皮膚過敏，還可能誘發腎結石及各類癌癥。
[0003]由于地區偏遠西部存在大量的無電地區，條件惡劣、缺乏電力。傳統的光伏提水技術單純的只解決了水資源的獲取，對于農業、林業、牧業澆灌和人生活的飲用，技術存在利用存在“一刀切”的現象。從可持續發展的長遠考慮，這種利用方式不利于農業、林業、牧業的發展，無法解決水質對于人健康生活和生態環境構成的積累性威脅。
[0004]光伏提水技術是利用光伏發電直接驅動水泵運轉產生壓力，壓力驅動水產生流動，從而達到提水的目的。由于該技術省略了電能的存儲環節，系統效率更高，操作更為簡單易行；若能同時利用提水后水頭的壓力實現水的凈化，綜合考慮系統的兼容性，則不僅可綜合解決無電地區水資源利用，而且更節能、更高效、更環保。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種無電地區光伏提水凈水系統，用以解決無電地區提水、凈水、供水的問題。
[0006]為達到上述目的，本發明提供一種無電地區光伏提水凈水系統，包括光伏發電模塊、提水模塊及凈水模塊，其中:
[0007]所述光伏發電模塊包括光伏組件和MPPT控制器，所述光伏組件將太陽能轉換成電能，供給所述光伏提水凈水系統的用電；所述MPPT控制器，用于追蹤光伏發電的功率；
[0008]所述提水模塊包括水泵控制變頻器、提水光伏逆變器、水源水位傳感器、光伏水泵及水源水輸送管道，通過所述提水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述提水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述提水光伏逆變器轉變成所述提水模塊所需的交流電，驅動所述光伏水泵將水源的水輸送至所述水源水輸送管道；
[0009]所述凈水模塊包括凈水光伏逆變器、凈水子模塊、凈水箱、凈水輸送管路、凈水輸送閥、蓄水池、凈水池水位傳感器、蓄水池水位傳感器、濃水輸送管路及濃水輸送閥；通過所述凈水光伏逆變器將所述光伏發電模塊和所述凈水模塊連接，所述光伏發電模塊產生的直流電由所述凈水光伏逆變器轉變成所述凈水模塊所需的交流電；所述凈水子模塊的進口與所述水源水輸送管道連接，所述凈水子模塊的凈水出口通過所述凈水輸送管路連接到所述凈水箱，所述凈水子模塊的濃水出口通過所述濃水輸送管路連接到所述蓄水池；所述凈水輸送閥設在所述凈水箱的出口處，所述濃水輸送閥設在所述蓄水池的出口處；其中:
[0010]所述凈水子模塊包括過濾單元和清洗單元，所述過濾單元依次包括多介質過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器及優化過濾子單元，其中，所述多介質過濾器的濾料為石英砂和無煙煤，用于過濾水中的懸浮顆粒及異物化學重金屬物質，所述活性炭過濾器通過活性炭濾料過濾水中的游離物、微生物、部分重金屬離子、大分子有機物、鐵氧化物及余氯，所述精密過濾器去除水中的油霧和固體顆粒；所述清洗單元包括清洗箱和清洗泵，用于對所述優化過濾子單元進行清洗；
[0011]其中，所述水泵控制變頻器、所述提水光伏逆變器、所述水源水位傳感器、所述凈水池水位傳感器及所述蓄水池水位傳感器完成提水凈水的自動控制，所述水泵控制變頻器與所述提水光伏逆變器連接，根據預設的光伏發電功率與所述光伏水泵功率的關系，輸出所述光伏水泵的功率；當所述水源水位傳感器檢測到水源的水位低于第一預設值，或者，所述凈水池水位傳感器檢測到所述凈水池的水位高于第二預設值，或者，所述蓄水池水位傳感器檢測到所述蓄水池的水位高于第三預設值時，關閉所述光伏水泵。
[0012]其中，所述優化過濾子單元內有圍設的薄膜，所述薄膜上布滿具有極小孔徑的孔，經過所述精密過濾器后的水進入所述優化過濾子單元內，并在所述薄膜圍成的內部空間產生壓力，在該壓力的作用下，所述薄膜圍成的內部空間的水、微量元素和礦物質通過所述薄膜上的孔向所述薄膜圍成的外部空間滲出，細菌、鐵銹、膠體不能穿過所述薄膜上的孔而被留在所述薄膜圍成的內部空間；同時，在所述薄膜圍成的內部空間傳遞的壓力下，所述薄膜圍成的外部空間內的水從出口流出，該出口連接所述凈水子模塊的所述凈水出口。
[0013]其中，所述優化過濾子單元內設有連通器結構，在所述連通器的底部，設有半透膜，所述半透膜的第一側是凈水，第二側是有所述精密過濾器過濾后的水，經過所述精密過濾器后的水進入所述優化過濾子單元內，并在所述半透膜的第二側產生壓力，在該壓力的作用下，所述半透膜的第二側的水向所述半透膜的第一側滲出，溶解鹽類、膠體、微生物、有機物、細菌、鐵銹、膠體、微量元素和礦物不能穿過所述半透膜而留在所述半透膜的第二側，同時，在所述半透膜的第二側的壓力下，所述半透膜的第一側的凈水從所述連通器的頂部出口流出，該出口連接所述凈水子模塊的所述凈水出口。
[0014]其中，所述優化過濾子單元內還設有高壓泵、凈水壓力傳感器和凈水控制變頻器，其中:所述高壓泵用于提升所述薄膜圍成的外部空間或所述半透膜的第二側的過濾壓力；所述凈水壓力傳感器用于所述優化過濾子單元內檢測所述凈水控制變頻器分別與所述MPPT控制器、所述高壓泵、所述凈水壓力傳感器連接，根據預設的光伏發電功率、凈水壓力與所述高壓泵功率的關系，輸出所述高壓泵的功率。
[0015]其中，所述薄膜上的具有極小孔徑的孔是額定孔徑范圍為小于10埃。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果體現在:
[0017]本發明的一種無電地區光伏提水凈水系統，將MPPT (Maximum Power PointTracking,最大功率點跟蹤)控制器和變頻功能集于一體，對系統的運行實施控制和調節，將太陽能電池陣列發出的直流電轉換為交流電，驅動水泵，可根據日照強度的變化實時地調節光伏水泵的輸出頻率；針對性強，模塊化的設計可以根據水源水質的特點設置不同的過濾系統，在滿足需求的情況下盡量節約成本。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明一實施例的一種無電地區光伏提水凈水系統的系統結構示意圖；
[0020]圖2為本發明一實施例的一種無電地區光伏提水凈水系統的水泵控制變頻器與MPPT控制器結合實現水泵功率控制的示意圖；
[0021]圖3為本發明一實施例的一種無電地區光伏提水凈水系統的凈水子模塊的結構框圖。
[0022]附圖標記說明:1-光伏組件；21_第一線纜；22_第二線纜；23_第三線纜；24_第四線纜；31_提水光伏逆變器；32_凈水光伏逆變器；4_光伏水泵；5_水源；61_第一水源水輸送管道；62_第二水源水輸送管道；63_凈水輸送管路；64_濃水輸送管路；7_凈水子模塊；8_凈水箱；9_蓄水池；10_凈水房；11_水泵房；12_凈水輸送閥；13_濃水輸送閥；14-光伏組件支架。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]圖1為本發明一個實施例的一種無電地區光伏提水凈水系統的系統結構示意圖。如圖1所示，在本發明的一個實施例中，設有提水水源5、水泵房11、凈水房10、蓄水池9及光伏發電模塊，所述光伏發電模塊包括光伏組件11、光伏組件支架14和MPPT控制器，水源5內設有水源水位傳感器，水泵房11內設有光伏水泵4、提水光伏逆變器31、水泵控制變頻器，提水光伏逆變器31與光伏組件11通過第一線纜21連接，光伏水泵4和提水光伏逆變器31之間通過第二線纜22連接，光伏水泵4通過第一水源水輸送管道61與水源5連接；凈水房10內設有凈水光伏逆變器32、凈水子模塊7、凈水箱8、凈水輸送管路63、凈水輸送閥12、凈水池水位傳感器，凈水光伏逆變器32與光伏組件11通過第三纜23連接，凈水子模塊7和凈水光伏逆變器32之間通過第四線纜24連接，凈水房10內的凈水子模塊7通過第二水源水輸送管道62連接至光伏水泵4 ;蓄水池9與凈水房10內的凈水子模塊7通過濃水輸送管路64連接。
[0025]光伏組件11將太陽能轉換成電能，供給提水光伏逆變器31和凈水光伏逆變器32 ；MPPT控制器，用于追蹤光伏發電的功率。
[0026]提水光伏逆變器31將直流電轉換成光伏水泵4所需的交流電，驅動光伏水泵4將水源5的水輸送至第一水源水輸送管道61，并經由第二水源水輸送管道62輸送至凈水子模塊7。
[0027]凈水子模塊7包括過濾單元和清洗單元。如圖3所示，所述過濾單元依次包括多介質過濾器、活性炭過濾器、精密過濾器及優化過濾子單元，其中，所述多介質過濾器的濾料為石英砂和無煙煤，用于過濾水中的懸浮顆粒及異物化學重金屬物質，所述活性炭過濾器通過活性炭濾料過濾水中的游離物、微生物、部分重金屬離子、大分子有機物、鐵氧化物及余氯，所述精密過濾器去除水中的油霧和固體顆粒；所述清洗單元包括清洗箱和清洗泵，用于對所述優化過濾子單元進行清洗。所述清洗箱裝有清洗水。
[0028]在本發明的一個實施例中，所述優化過濾子單元內有圍設的薄膜，所述薄膜上布滿具有極小孔徑的孔，在本發明的一個實施例中，所述薄膜上的具有極小孔徑的孔是額定孔徑范圍為小于10A(10埃，即1納米)。經過所述精密過濾器后的水進入所述優化過濾子單元內，并在所述薄膜圍成的內部空間產生壓力，在該壓力的作用下，所述薄膜圍成的內部空間的水、微量元素和礦物質通過所述薄膜上的孔向所述薄膜圍成的外部空間滲出，細菌