烟海太阳能与风能技术方案

山东省烟海高速公路监控设备 太阳能 风能互补供电系统技术方案 广州路建信息科技有限公司 二 一二二 一二年十月 目录 一 系统概述 1 二 系统特点 1 三 系统组成 2 3 1节能及电源控制器节能及电源控制器 2 3 2太阳能电池组件太阳能电池组件 2 3 3蓄电池组件蓄电池组件 3 3 4风力发电机组风力发电机组 3 3 5系统蓄能耗能检测软件系统蓄能耗能检测软件 3 四 远程监控软件 3 4 1实时显示实时显示 4 4 2查询与统计查询与统计 4 4 3异常报警异常报警 4 4 4远程设置远程设置 4 4 5用户管理功能用户管理功能 4 五 主要部件技术指标 5 5 1太阳能电池组件太阳能电池组件 5 5 2风力发电机组风力发电机组 5 5 3蓄电池蓄电池 6 5 4蓄电池保温箱蓄电池保温箱 7 5 5节能及电源控制器节能及电源控制器 7 5 6蓄电池防护箱蓄电池防护箱 8 六 设备安装 8 七 配置建议 9 7 1计算依据计算依据 9 7 2蓄电池容量设计蓄电池容量设计 9 7 3太阳能电池设计太阳能电池设计 9 7 4风力发电机配置建议风力发电机配置建议 10 1 一 系统概述 目前高速公路道路监控面临很多挑战 用 交流 220V 供电的话 首先电缆线成本很高 同时距离不能太远 一般不超过 2km 其次 是交流供电用的民用市电 经常不是很稳定 容易出现断电或者电压异常等现象 而太阳能 供电系统刚好弥补了这些问题 同时也是响应国家节能环保建设低碳经济的号 召 广州路建信息科技有限公司的太阳能供电系统通过了交通部交通工程监理 检测中心的产品质量检测 在广州亚运会交通诱导工程 广河高速和华南快速 等工程中成功应用过 以及应用在山西 四川 湖南 湖北 广东等监控项目 中 获得了广大用户的普遍好评 是目前市场上同类产品中最好的优选产品之 一 根据本项目的要求 使用 11 套太阳能风能互补供电系统 太阳能供电选 用广州市路建科技有限公司生产的型号为 LJ S48W40 12 太阳能供电产品 配 置 480Wp 太阳能板 400W 风机 8 节 12V 100AH 蓄电池 二 系统特点 本公司提供的太阳能供电路灯系统除具有一般太阳能供电系统的长寿命 无人值守 不间断供电 直流无干扰 低压安全 安装方便等优点外 还具备 下述特点 1 高效蓄能 采用最大功率点跟踪 MPPT 智能充放电等技术 从充分 利用太阳能 风能和蓄电池电能两方面提高能源利用效率 2 智能电源管理 根据不同用电设备的特点和重要程度合理分配电能 采 用分步休眠等方式节省电能 3 精确配置 根据设备功耗 用电特征 工程当地太阳能和风能资源情况 对太阳能电池 风力发电机和蓄电池进行精确配置 确保以最低投资满 足客户供电需求 4 实时监测 可通过后台管理软件实时监测太阳能蓄能效果和设备耗能情 况 2 5 高可用性 白天只需 3 小时的标准光照时间即可实现长达 20 天不间断 续航时间 并可进行应急快速充电 6 宽工作环境 40 60 度宽温度带工作 适应国内任何地区的气候条件 7 高可靠性 平均无故障时间超过 5 万小时 8 安装灵活 控制器 蓄电池可外挂安装或地埋安装 简单易维护 三 系统组成 系统主要由太阳能电池板 风力发电机组 蓄电池组件 节能及电源控制 器等设备和后台软件组成 如下图所示 3 1 节能及电源控制器 本系统端机控制箱是安装在外场监控点上的一个控制设备 它由充放电控 制器 节能蓄能控制器 蓄能耗能检测器及信号防雷器等几大部件组成 充放电控制器可以同时监测太阳能电池组件和蓄电池的电压 同时它还采 用了目前最先进的最大功率点跟踪 MPPT 技术 大幅度地提高了太阳能板 的蓄能效率 提高约 20 30 具有浪涌 反接 短路 过载等各种保护功能 蓄能耗能检测可以随时检测太阳能监控点设备消耗的电能和太阳能组件蓄 能的具体情况 监控中心每 30 秒 长短可任意设定 间隔轮巡一次监控点的 电池电压电流 负载电压电流 太阳能充电电压电流 并存储于数据库中 值 班人员可随时掌握太阳能监控点设备工作的具体情况 并通过电压电流图表曲 线进行查询 查询可按日 月 年进行 可分析掌握当地的太阳能供电的实际 3 使用效果 3 2 太阳能电池组件 本系统太阳能组件采用晶硅晶圆 由专业工厂封装 光电转换效率大于 16 满足交通部 公路沿线设施太阳能供电系统通用技术规范 JT T 594 2004 的 及其他相关国家标准要求 针对不同的外场监控设备和工程地域的光资源情况 正确选配太阳能组件 保证在工程地域最小日照时间的月份也能使系统获得足 够的太阳能能源 3 3 蓄电池组件 本系统蓄电池组件按系统设计要求正确选配 选配时供电制式和电池容量 要考虑以下几个因素 1 由于本次项目用电设备为 6VDC 12VDC 和 24VDC 供电 因此供电制 式采用 DC24V 系统 省去 DC DC 逆变以减少耗能 2 电池容量不宜太大或太小 太大虽然可以维持时间长但要把电池充满也 会时间很长 太小不能满足阴雨天持续时间要求 正确的选择应该是在 满足阴雨天持续时间的基础上尽可能地小 3 蓄电池尽量采用低温特性好的产品 电池箱可以保温但不要加温 因为 加温所需要的能量远比电池因加温而增加的能量要大 3 4 风力发电机组 采用水平轴全永磁悬浮风力发电机组具有风能利用率高 工作风速区域宽 的优势 经对转子 定子永磁磁路优化和电磁磁路优化 同时采取有效减少机 械轴承静压力 动载荷措施 使起动阻力矩大幅减少 普通型为国家标准的 1 5 全永磁悬浮型为国家标准的 1 10 起动和切入风速同步大幅降低 有效 实现了低风速下提前起动 提前切入到发电转速和状态的运行效果 与同类传 统产品相比 同风速下输出电能多 功率大 发电效率高 3 5 系统蓄能耗能检测软件 本系统后台软件包括充放电控制器内的前端检测软件和监控中心计算机 PC 内的控制软件 前端软件主要完成蓄能耗能的信号数据采集 上传 监 控中心的软件主要完成信号接收 统计 显示和控制功能 4 四 远程监控软件 监控软件符合国际工业监控与开放式设计标准 支持国际通用通讯协议 支持串口 RS485 此软件应用现代测量技术与微处理器技术 实现信号测 量和数据采集 并采用现代通信技术实现远程数据传输 利用计算机软件和数 据库技术 完成数据处理 具有以下功能 4 1 实时显示 通过 GIS 地图软件 系统可实时显示系统内所有设备站点的组件电压 组 件电流 蓄电池电压 蓄电池温度 蓄电池剩余容量 负载电流等参数 并可 以通过点击设备号来查看每台设备的具的图标显示状况 便于系统内的各站点 的集中监控与管理 4 2 查询与统计 监控中心定时采集各监控点的工作参数 并存储于监控计算机数据库中 可随时进行查询与统计 查询和统计条件可按日期 时间 编号 等条件进行 组合查询 结果表现形式多样 可列表 直线图纸 柱形图 饼图等 并可按 照查询和统计结果进行智能分析 给出文字性的设备描述 设备故障分析 以 及该设备的未来预测和维护保养建议 4 3 异常报警 设备工作状态异常时 在监控中心可进行报警 报警类型可分级 并按照 不同的报警类型和报警级别进行不同的报警表现 报警后 自动和人工消警后 系统自动记录进数据库 报警发生后 监控中心可采取措施 关闭远端系统 或降级运行 4 4 远程设置 可远程查看和设置各个站点的系统参数以及子系统参数 光伏子系统 风 力子系统 如每个站点的蓄电池容量 恢复提升电压 过放电压 恢复过放电 压 浮充电压 温度补偿系数 控制器时钟 监控点 ID 等 还可对子系统的组成部分进行设置和监视 如每一块太阳能电池组件 以及风 力发电机的工作参数 以及工作运行状态参数 5 4 5 用户管理功能 监控软件系统的用户管理功能支持管理人员和维护人员等多级权限登录 普通级别用户登录软件系统后只能查看数据 高级别用户登录软件系统后不仅 可以查看数据 而且还可以远程设置各个站点的参数 这样有利于专业人员对 电站的管理 避免非专业人员的误操作 五 主要部件技术指标 5 1 太阳能电池组件 类型 单晶硅电池 太阳能板功率 480Wp 填充因子 FF 75 测试条件 AM1 5 1kW m2 最大功率电压 33V 最大功率电流 3 5A 开路电压 42V 短路电流 3 5A 转换效率 17 发电性能要求 受恶劣天气 风沙 雨雪 的影响要小 具备弱光发 电的性能 组件转化率 不低于 16 寿命 不少于 25 年 衰减率 一年内不大于 5 以后基本保持稳定 机械性能 低铁钢化绒面玻璃 覆抗紫外剂 抗氧化剂和固化剂的优质 EVA 膜层 铝合金边框 抗机械冲击能力强 生产标准 GB T9535 测试标准 IEC61215 产品认证 太阳电池组件同时提供 IEC TUV UL CE 等相关认证 6 连接盒 采用满足 IEC 标准的电气连接 采用工业防水耐温快速接插 防紫外线阻燃电缆 安装角度 根据现场情况确定最佳安装角度 其他 满足交通部 公路沿线设施太阳能供电系统通用技术规范 JT T 594 2004 的技术要求 5 2 风力发电机组 风机类型 水平轴 风机与塔杆的连接方式 磁悬浮 超速保护 机械 电磁制动 传动方式 无齿轮箱直驱 充电 恒压均衡充电 额定功率 400W 额定电压 DC24V 风车直径 1800mm 叶片数 片 3 或 4 叶片长度 800mm 叶片材质 高效能发泡树脂 复合材料 启动风速 2 0 m s 切入风速 2 5 m s 额定风速 12m s 工作风速范围 1 15m s 安全风速 50 m s 抗大风能力 60m s 转速 360 额定输出电压 24VAC 保护方式 强风 台风 智慧型免刹车系统 5 3 蓄电池 蓄电池类型 密封阀控式铅酸免维护胶体蓄电池 蓄电池容量 400AH 7 额定电压 24VDC 充电温度补偿系数 0 04mv 最低工作性能 10 条件下蓄电池充放电效率不低于 74 高温工作性能 40 条件下蓄电池充入电效率不低于 95 无游离电解液 侧倒 90 度仍可使用 蓄电池采用强化涂膏式正极板设计 正极板厚度不低于 4mm 蓄电池采用胶体电池专用高分子微孔隔板 铅纯度 99 安全防爆 蓄电池采用低阻镶嵌式内螺纹铜端子 确保无金属铅或铅合金外露 蓄电池寿命要求 设计寿命不小于 18 年 在 10 40 环境下免维护 连续工作 3 年后蓄电池容量衰减不超过 30 5 4 蓄电池保温箱 埋地安装 采用优质石棉夹层 夹层厚度 5cm 均匀布设于保温箱的两层钢板之 间 钢板厚度 2mm 并采用 40 40mm 的角钢作为其骨架 保证蓄 电池的冬季保温要求 无源 环境温度 10 40 条件下放置 48 小时箱内温度保持在 0 30 壁厚 100mm 可根据蓄电池尺寸及安装要求调整箱内结构和外形尺 寸 防护等级 IP67 5 5 节能及电源控制器 工作电压 6 40V 宽电压范围 兼容 12V 和 24V 充电电流 60A 太阳能电池板类型 12V 24V 数据通讯接口 RS232 8 通信速率 2400 9600 bps s 应急充电 蓄电池容量的 30 安全快速充电电流 整体功耗 1 5W 不超过额定充电电流的 1 充满断开电压值 27 8 28 0V 亏电断开电压值 21 5 21 7V 恢复连接电压值 26 2 26 4V 温度补偿系数 3 7mV 太阳能电池充电电流电压检测 检测精度 5 蓄电池放电电压检测 检测精度 5 蓄电池放电电流检测 检测精度 5 控制损耗 不超过额定充电电流的 1 充放电回路压降 不超过系统额定电压的 5 应急充电接口额定电流 100A 具有液晶显示屏 可以显示相关参数 可连接外部温度传感器 内置存储器可记录充放电数据 过放保护及恢复可编程 正 负极反接和短路保护 具有稳压功能 DV24 5 联网功能 具有通信接口 RS232 与监控分中心的视频控制平台构 成在线检测网 太阳能状态监测软件具有数据记录 查询 采集方式 调整 编号查询 声光报警等功能 可保存一个月的状态数据 监控 软件支持 WINDOWS XP 2000 2003 等操作系统 太阳能供电系统监 测软件具有与分中心监控系统服务器校时功能 工作温度 40 60 工作湿度 30 95 防护性能 满足 IP65 5 6 蓄电池防护箱 直埋地下 具有良好的防腐和完善的防水功能 并保证能够长期承受 9 上部土压力不变形 防护等级 IP65 六 设备安装 太阳能板放置形式 根据现场情况调节到最佳角度 太阳能板安装方式 太阳能板分 2 层安装 净空 5 米以上支架连接 连接 牢固能够抵抗 40m s 风速 并保证无遮挡物 不得侵占车道以上净空 安装支 架与摄像机立柱的连接应牢固 美观并易于调整 爬梯安装应注意协调 美观 并且与太阳能板不在同一方向 蓄电池安装方式 放置在防护箱内 充放电控制器安装方式 安装在摄像机立柱上的控制箱内 防护箱安装方式 在路侧设备基础附近直埋 与基础距离不小于 500mm 防护箱埋设深度 在中央分隔带 防护箱顶部埋设深度不小于 400mm 在 路侧 防护箱顶部埋设深度不小于 600mm 七 配置建议 7 1 计算依据 风光互补供电系统为单点 1 台视频数据传输设备 1 台枪型云台摄像机和 1 台枪型固定摄像机供电 供电系统保证摄像机在无日照下正常工作时间大于 7 天 项目所在地年太阳总辐射 5 076 兆焦 平方米 年日照时数 2 508 小时 续航时间要求 7 天 负载情况统计如下表 设备 额定功率 W 个数 每天工作时间 h 每日能耗 W h 摄像机8224384 光端机10124240 云台201240 加热器和雨刷3025300 小计964 7 2 蓄电池容量设计 根据蓄电池容量约束条件 10 蓄电池容量 蓄电池电压 安全系数 负载日功耗 续航时间 天 可得到 蓄电池容量 960W h 天 7 天 24V 0 7