一种无电地区光伏提水净水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无电地区供水领域，具体而言，涉及一种可在无电地区使用的光伏提水净水系统。
【背景技术】
[0002]我国西部地区由于气候、地质条件原因，水中一般高矿化度成份(钙镁离子和高浓度盐碱)较高，部分地区水质表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征，不仅饮用口感差，而且会直接影响人体健康，据相关部分统计，长期饮用高矿化度的苦咸水，会引起腹泻、腹胀等消化系统疾病和皮肤过敏，还可能诱发肾结石及各类癌症。
[0003]由于地区偏远西部存在大量的无电地区，条件恶劣、缺乏电力。传统的光伏提水技术单纯的只解决了水资源的获取，对于农业、林业、牧业浇灌和人生活的饮用，技术存在利用存在“一刀切”的现象。从可持续发展的长远考虑，这种利用方式不利于农业、林业、牧业的发展，无法解决水质对于人健康生活和生态环境构成的积累性威胁。
[0004]光伏提水技术是利用光伏发电直接驱动水泵运转产生压力，压力驱动水产生流动，从而达到提水的目的。由于该技术省略了电能的存储环节，系统效率更高，操作更为简单易行；若能同时利用提水后水头的压力实现水的净化，综合考虑系统的兼容性，则不仅可综合解决无电地区水资源利用，而且更节能、更高效、更环保。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种无电地区光伏提水净水系统，用以解决无电地区提水、净水、供水的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明提供一种无电地区光伏提水净水系统，包括光伏发电模块、提水模块及净水模块，其中:
[0007]所述光伏发电模块包括光伏组件和MPPT控制器，所述光伏组件将太阳能转换成电能，供给所述光伏提水净水系统的用电；所述MPPT控制器，用于追踪光伏发电的功率；
[0008]所述提水模块包括水泵控制变频器、提水光伏逆变器、水源水位传感器、光伏水泵及水源水输送管道，通过所述提水光伏逆变器将所述光伏发电模块和所述提水模块连接，所述光伏发电模块产生的直流电由所述提水光伏逆变器转变成所述提水模块所需的交流电，驱动所述光伏水泵将水源的水输送至所述水源水输送管道；
[0009]所述净水模块包括净水光伏逆变器、净水子模块、净水箱、净水输送管路、净水输送阀、蓄水池、净水池水位传感器、蓄水池水位传感器、浓水输送管路及浓水输送阀；通过所述净水光伏逆变器将所述光伏发电模块和所述净水模块连接，所述光伏发电模块产生的直流电由所述净水光伏逆变器转变成所述净水模块所需的交流电；所述净水子模块的进口与所述水源水输送管道连接，所述净水子模块的净水出口通过所述净水输送管路连接到所述净水箱，所述净水子模块的浓水出口通过所述浓水输送管路连接到所述蓄水池；所述净水输送阀设在所述净水箱的出口处，所述浓水输送阀设在所述蓄水池的出口处；其中:
[0010]所述净水子模块包括过滤单元和清洗单元，所述过滤单元依次包括多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器及优化过滤子单元，其中，所述多介质过滤器的滤料为石英砂和无烟煤，用于过滤水中的悬浮颗粒及异物化学重金属物质，所述活性炭过滤器通过活性炭滤料过滤水中的游离物、微生物、部分重金属离子、大分子有机物、铁氧化物及余氯，所述精密过滤器去除水中的油雾和固体颗粒；所述清洗单元包括清洗箱和清洗泵，用于对所述优化过滤子单元进行清洗；
[0011]其中，所述水泵控制变频器、所述提水光伏逆变器、所述水源水位传感器、所述净水池水位传感器及所述蓄水池水位传感器完成提水净水的自动控制，所述水泵控制变频器与所述提水光伏逆变器连接，根据预设的光伏发电功率与所述光伏水泵功率的关系，输出所述光伏水泵的功率；当所述水源水位传感器检测到水源的水位低于第一预设值，或者，所述净水池水位传感器检测到所述净水池的水位高于第二预设值，或者，所述蓄水池水位传感器检测到所述蓄水池的水位高于第三预设值时，关闭所述光伏水泵。
[0012]其中，所述优化过滤子单元内有围设的薄膜，所述薄膜上布满具有极小孔径的孔，经过所述精密过滤器后的水进入所述优化过滤子单元内，并在所述薄膜围成的内部空间产生压力，在该压力的作用下，所述薄膜围成的内部空间的水、微量元素和矿物质通过所述薄膜上的孔向所述薄膜围成的外部空间渗出，细菌、铁锈、胶体不能穿过所述薄膜上的孔而被留在所述薄膜围成的内部空间；同时，在所述薄膜围成的内部空间传递的压力下，所述薄膜围成的外部空间内的水从出口流出，该出口连接所述净水子模块的所述净水出口。
[0013]其中，所述优化过滤子单元内设有连通器结构，在所述连通器的底部，设有半透膜，所述半透膜的第一侧是净水，第二侧是有所述精密过滤器过滤后的水，经过所述精密过滤器后的水进入所述优化过滤子单元内，并在所述半透膜的第二侧产生压力，在该压力的作用下，所述半透膜的第二侧的水向所述半透膜的第一侧渗出，溶解盐类、胶体、微生物、有机物、细菌、铁锈、胶体、微量元素和矿物不能穿过所述半透膜而留在所述半透膜的第二侧，同时，在所述半透膜的第二侧的压力下，所述半透膜的第一侧的净水从所述连通器的顶部出口流出，该出口连接所述净水子模块的所述净水出口。
[0014]其中，所述优化过滤子单元内还设有高压泵、净水压力传感器和净水控制变频器，其中:所述高压泵用于提升所述薄膜围成的外部空间或所述半透膜的第二侧的过滤压力；所述净水压力传感器用于所述优化过滤子单元内检测所述净水控制变频器分别与所述MPPT控制器、所述高压泵、所述净水压力传感器连接，根据预设的光伏发电功率、净水压力与所述高压泵功率的关系，输出所述高压泵的功率。
[0015]其中，所述薄膜上的具有极小孔径的孔是额定孔径范围为小于10埃。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0017]本发明的一种无电地区光伏提水净水系统，将MPPT (Maximum Power PointTracking,最大功率点跟踪)控制器和变频功能集于一体，对系统的运行实施控制和调节，将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，可根据日照强度的变化实时地调节光伏水泵的输出频率；针对性强，模块化的设计可以根据水源水质的特点设置不同的过滤系统，在满足需求的情况下尽量节约成本。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明一实施例的一种无电地区光伏提水净水系统的系统结构示意图；
[0020]图2为本发明一实施例的一种无电地区光伏提水净水系统的水泵控制变频器与MPPT控制器结合实现水泵功率控制的示意图；
[0021]图3为本发明一实施例的一种无电地区光伏提水净水系统的净水子模块的结构框图。
[0022]附图标记说明:1-光伏组件；21_第一线缆；22_第二线缆；23_第三线缆；24_第四线缆；31_提水光伏逆变器；32_净水光伏逆变器；4_光伏水泵；5_水源；61_第一水源水输送管道；62_第二水源水输送管道；63_净水输送管路；64_浓水输送管路；7_净水子模块；8_净水箱；9_蓄水池；10_净水房；11_水泵房；12_净水输送阀；13_浓水输送阀；14-光伏组件支架。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]图1为本发明一个实施例的一种无电地区光伏提水净水系统的系统结构示意图。如图1所示，在本发明的一个实施例中，设有提水水源5、水泵房11、净水房10、蓄水池9及光伏发电模块，所述光伏发电模块包括光伏组件11、光伏组件支架14和MPPT控制器，水源5内设有水源水位传感器，水泵房11内设有光伏水泵4、提水光伏逆变器31、水泵控制变频器，提水光伏逆变器31与光伏组件11通过第一线缆21连接，光伏水泵4和提水光伏逆变器31之间通过第二线缆22连接，光伏水泵4通过第一水源水输送管道61与水源5连接；净水房10内设有净水光伏逆变器32、净水子模块7、净水箱8、净水输送管路63、净水输送阀12、净水池水位传感器，净水光伏逆变器32与光伏组件11通过第三缆23连接，净水子模块7和净水光伏逆变器32之间通过第四线缆24连接，净水房10内的净水子模块7通过第二水源水输送管道62连接至光伏水泵4 ;蓄水池9与净水房10内的净水子模块7通过浓水输送管路64连接。
[0025]光伏组件11将太阳能转换成电能，供给提水光伏逆变器31和净水光伏逆变器32 ；MPPT控制器，用于追踪光伏发电的功率。
[0026]提水光伏逆变器31将直流电转换成光伏水泵4所需的交流电，驱动光伏水泵4将水源5的水输送至第一水源水输送管道61，并经由第二水源水输送管道62输送至净水子模块7。
[0027]净水子模块7包括过滤单元和清洗单元。如图3所示，所述过滤单元依次包括多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器及优化过滤子单元，其中，所述多介质过滤器的滤料为石英砂和无烟煤，用于过滤水中的悬浮颗粒及异物化学重金属物质，所述活性炭过滤器通过活性炭滤料过滤水中的游离物、微生物、部分重金属离子、大分子有机物、铁氧化物及余氯，所述精密过滤器去除水中的油雾和固体颗粒；所述清洗单元包括清洗箱和清洗泵，用于对所述优化过滤子单元进行清洗。所述清洗箱装有清洗水。
[0028]在本发明的一个实施例中，所述优化过滤子单元内有围设的薄膜，所述薄膜上布满具有极小孔径的孔，在本发明的一个实施例中，所述薄膜上的具有极小孔径的孔是额定孔径范围为小于10A(10埃，即1纳米)。经过所述精密过滤器后的水进入所述优化过滤子单元内，并在所述薄膜围成的内部空间产生压力，在该压力的作用下，所述薄膜围成的内部空间的水、微量元素和矿物质通过所述薄膜上的孔向所述薄膜围成的外部空间渗出，细菌