集箱岸桥风能照明系统研发与应用-中国港口集装箱网-欢迎

1、“集装箱岸桥风能照明系统”的研发与应用上海沪东集装箱码头有限公司 许 力一、前前言科学技术术进步始始终是企企业节能能降耗的的原动力力，近年年来，沪沪东公司司将节能能减排工工作作为为首要任任务，加加大了对科技技节能技技术应用用，积极极采用新新技术、新工艺艺、新设设备、新新材料等等节能减减排技术术，以提升港港口企业业核心竞竞争力。通过对对科技节节能技术术应用及及对原有有设备进进行技术术革新，降低能能源消耗耗，为创创建绿色色港口和和生态型型城市做做出应有有贡献。当石油、煤炭等等化石能能源越来来越少，世界各各国研发发可再生生能源的的心情越越来越迫迫切。可可再生能能源正面面、积极极的作用用，众所所周知。

2、太阳能能、风能能、潮汐汐能、水水能、生生物能源源可可再生能能源种类类众多。取自于于自然的的可再生生能源，与地理理因素密密切相关关。上海海沪东集集装箱公公司地处处外高桥桥地区，在桥吊吊机房平平台部位位经过公公司技术术人员检检测统计计，年平平均风力力超过55级以上上，风力力资源非非常丰富富，非常常适合风风力发电电技术的的应用。我们决决定开发发“集装箱箱岸桥风风能照明明系统”，同时时结合利利用新型型节能LLED照照明技术术，达到到节能降降耗的目目的。二、系统统的研制制1、整体体结构及及研发思思路我们利用用小功率率风能发发电机、储能蓄蓄电池、节能LLED照照明技术术、单片片机控制制备用市市电引入入，实

3、现现对桥吊吊部分照照明利用用绿色能能源。其其结构如如下图所所示：2、风力力发电设设备调研研及选型型研制“风风力发电电装置”的关键键是要选选择合适适的风力力发电机机和合适适容量的的蓄电电电瓶。目目前的风风力发电电机只是是给电瓶瓶充电，而由电电瓶把电电能贮存存起来，人们最最终使用用电功率率的大小小与电瓶瓶大小有有更密切切的关系系。功率率的大小小更主要要取决于于风量的的大小，而不仅仅是机头头功率的的大小。对于沿海海陆地，小的风风力发电电机会比比大的更更合适。因为它它更容易易被小风风量带动动而发电电，持续续不断的的小风，会比一一时狂风风更能供供给较大大的能量量。一台台10000W风力力发电机机也可以以

4、通过大大电瓶配配合使用用，获得得15000W甚至至20000W乃至至更大的的功率出出（如右右图）。我们调研研了市场场上多种种小型风风力发电电机，最最终选择择以1.5KWW水平轴轴风力发发电机组组作为本本次项目目开发的的发电设设备，并并配置充充放电控控制器、铅酸蓄电电池组等等配套设设备使风风能得以以存储利利用。 3、主要设设备介绍绍3.1 水平轴轴风力发发电机工工作原理理风力发电电的原理理，是利利用风力力带动风风车叶片片旋转，再透过过增速机机将旋转转的速度度提升，然后带带动发电电机产生生电能。依据目目前的风风车技术术，大约约是每秒秒三米的微微风速度度（微风风的程度度），便便可以开开始发电电。3.

5、2水水平轴风风力发电电机组 小型风力力发电组组效率很很高，但但它不是是只由一一个发电电机头组组成的，而是一一个有一一定科技技含量的的小系统统：风力力发电机机充电电器数数字逆变变器。通通常水平平轴风力力发电机机组一般般由下列列几部分分组成：风轮、发电机机、调速速和调向向机构、停车机机构、塔塔架及拉拉索等。风轮叶片片：用来来接受风风力，把把风能转转化为机机械能的的部件。三片风风叶直径径2.77米，由由一种玻玻璃钢材材料制作作而成。发电机：采用三三相永磁磁式交流流发电机机。由风轮轮驱动发发电机定定子绕组组切割磁磁力线产产生电能能，风力力发电机机因风量量不稳定定，故其其输出的的是133255V变化化的

6、交流流电，须须经充电电器整流流，再对对蓄电瓶瓶充电，使风力力发电机机产生的的电能变变成化学学能。然然后用有有保护电电路的逆逆变电源源，把电电瓶里的的化学能能转变成成交流2220VV市电，才能保保证稳定定使用。调向机构构、调速速机构和和停车机机构：为为了从风风中获取取能量，风轮旋旋转面应应垂直于于风向，在小型型风机中中，这一一功能靠靠风力机机的尾翼翼作为调调向机构构来实现现。同时时随着风风速的增增加，要要对风轮轮的转速速有所限限制，这这是因为为一方面面过快的的转速会会对风轮轮和风力力机的其其他部件件造成损损坏，另另一方面面也需要要把发电电机的功功率输出出限定在在一定范范围内。3.3 充放电电控制

7、器器充放电控制器智能型充充放电控控制器适适用于风风能市电电供电系系统，可可以将风风力发电电机和市市电产生生的电能能对蓄电电池进行行充电，供给照照明设备备使用。它功能能是控制制和显示示风力机机对蓄电电池的充充电，以以保证蓄蓄电池不不至于过过充和过过放，以以保证蓄蓄电池的的正常使使用和整整个系统统的可靠靠工作。该控制器器还附带一一个耗能能负载，它的作作用是在在蓄电池池瓶已充充满，外外部负荷荷很小时时来吸纳纳风力机机发出的的电能。若在蓄蓄电池组组电量不不够而风风能缺乏乏的时候候，该控控制器会会将备用用市电引引入对蓄蓄电池组组充电，保证照照明设备备的正常常工作。3.3.1控制制器工作作原理控制器的的主

8、要作作用是将将风力发发电机发发出的三三相交流流电整流流成直流流电给蓄蓄电池充充电。它它内部包包含了许许多检测测电路，如电压压电流检检测、风风速检测测、温度度检测等等，能有有效地保保障风机机和蓄电电池的正正常运行行。其中中最为重重要的是是一个带带DSPP(数字字信号处处理)功功能的116位单单片机-dssPICC30FF20110。它它的主要要作用是是采集、处理风风力发电电机运行行过程中中的多种种检测信信号，并并控制驱驱动整流流电路和和备用市市电的切切换。（结构原原理图如如下）3.3.2性能能及特点点PWM无无级卸载载功率跟踪踪方式，效率更更高 风能发电电与备用用市电分分别输入入，可单单独或互互

9、补组合合输入具有稳压压、稳流流精度高高、纹波波小、效效率高、输入电电压范围围宽等特特点根据风力力发电特特点，采采用多反反馈闭环环控制对蓄电池池严格按按限流恒恒压方式式充电，保证蓄蓄电池寿寿命具有完善善保护功功能：如如蓄电池池反接保保护、蓄蓄电池开开路保护护、蓄电电池电压压过低断断开保护护、输入入输出过过、欠压压保护、输入输输出过流流保护、风机过过风速和和过电压压刹车保保护、防防雷保护护等3.4 蓄电池池组蓄电池是是发电系系统中的的一个非非常重要要的部件件，它直直接关系系到输出出负载能能否长久久稳定工工作。蓄蓄电池需需要充放放电控制制器来进进行电源源管理，避免充充放电过过程中对对电池造造成损坏坏

10、。我们们采用适适用于风风能太阳阳能应用用的专用用铅酸蓄蓄电池（如右图图）。它它有自放放电率极极低、容容量充足足、使用用温度范范围宽、密封导导电性能能好及充充电接受受能力强强等特点点。3.5 LEDD照明设设备LED灯灯是由超超导发光光晶体产产生的超超高强度度的灯光光，是目目前照明明行业中中最热门门的焦点点，由于于它节能能显著、使用寿寿命长、安全环环保，深深受各国国政府部部门及业业界人士士的关注注。LEED照明明灯光线线柔和、穿透力力强，与与传统白白炽灯相相比，节节能800%以上上，可以以使用660，0000小小时以上上，是将将电能转转换成光光能的最最有效方方式。本本项目主主要对桥桥吊大车车行走

11、照照明灯及及走道灯灯进行整整改，需需要4个个50WW大车LLED灯灯、1000个66W走道道LEDD灯（如如下图）。6W走道LED灯50W大车行走LED灯所选用的的灯具必必须符合合防护等等级IPP65，防触电电保护等等级I类类。三、系统统的实际际应用风力发电电机发出出的电能能经过蓄蓄电池贮贮存起来来，然后后再由蓄蓄电池向向用电器器供电。所以，在安装装调试过过程中，我们认认真科学学地考虑虑了风力力发电机机功率与与蓄电池池容量的的匹配问问题。目目前，小小型风力力发电机机与蓄电电池容量量一般都都是按照照输入和和输出相相等，或或输入大大于输出出的原则则进行匹匹配的。即：1100WW风力发发电机匹匹配1

12、220Ahh蓄电池池(600Ah22块)；2000W风力力发电机机匹配1120-1800Ah蓄蓄电池(60或或90AAh2块块)；3300WW风力发发电机匹匹配2440Ahh蓄电(1200Ah22块)；7500W风力力发电机机匹配2240AAh蓄电电池(1120AAh2块块)。蓄蓄电池容容量过大大时，风风力发电电机发出出的能量量不能保保证及时时地给蓄蓄电池充充足电，致使蓄蓄电池经经常处于于亏电状状态。缩缩短蓄电电池使用用寿命。另外，蓄电池池容量大大，价格格和使用用费用随随之增大大，给经经济上也也造成不不必要的的浪费。蓄电池池容量过过小时，会使蓄蓄电池经经常处于于过充电电状态。如因充充足电而而停

13、止风风力发电电机的工工作会严严重影响响风机工工作效率率。蓄电电池长期期过充电电将会使使蓄电池池早期损损坏，缩缩短使用用寿命。另外，小小型风力力发电机机的合理理匹配，照明设设备的套套配也是是一项不不可忽视视的内容容。在选选配LEED灯时时也应按按照蓄电电池与风风力发电电机的匹匹配原则则进行。即选配配的用电电器耗用用的能量量要与风风力发电电机输出出的能量量相匹配配。但应应指出的的是，匹匹配指标标所强调调是“能能量”，不要混混淆为功功率。在在选用LLED灯灯时，还还必须注注意电压压制的要要求。该该项目使使用的蓄蓄电池为为48VV，所选选用的LLED灯灯也要满满足额定定电压为为48VVDC。四、经济济

14、效益上海沪东东集装箱箱码头有有限公司司于20009年年6月在在1055桥吊上上试制安安装了“集装箱箱岸桥风风能照明明系统”，该系系统目前前主要是是通过对对原过道道及大车车照明部部分改造造，应用用节能LLED照照明技术术实现降降低能耗耗，运用用风能发发电技术术节省费费用开支支，双管管齐下达达到节能能降耗目目的。1、桥吊吊走道及及大车照照明系统统能耗降降低改造前照照明额定定能耗为为6.44 KWW；改造后照照明额定定能耗降降低到00.922 KWW；如果按日日平均开开启100小时计计算，同同比每年年节约电电能为2200002 KKWh/台，节节能达到到85%以上。2、风力力发电照照明系统统改造经经

15、济效益益：改造前费费用支出出每台每年年电费支支出约2200000元；其他维维护成本本10000元/年；共计：2210000元/年。风力发电电改造费费用成本本：风能发电电（2KKW）系系统(含含LEDD节能灯灯具等) 总费费用：6600000元/套其他维护护费用（材料及及人工费费用）：3000元/年年结论：根据上述述数据对对比可知知：实施施风能供供电照明明系统改改造，33年可收收回投资资，经济济效益和和社会效效益明显显。五、结论论 “集装箱箱岸桥风风能照明明系统”的研制制，改变变了桥吊吊设备单单一的供供能方式式。利用用无污染染的绿色色能源来来满足码码头小功功率设备备用电，不仅降降低了电电能消耗耗

16、，也改改善了桥桥吊照明明设备。随着经济济全球化化的步伐伐进一步步加快、能源价价格的不不断攀升升，可再再生能源源技术的的发展及及应用已已经得到到世界各各国的大大力支持持。“集装箱箱岸桥风风能照明明系统”的开发发，是我我港利用用绿色能能源促进进港口设设备供电电方式的的一次革革新。它它的优势势在于不不需要燃燃料、占占地面积积小、无无污染，运行成成本低。在充分分吸取和和改进风风力并网网发电系系统经验验，使其其更适应应于港口口建设，为创建建绿色港港口和生生态型城城市做出出应有贡贡献。参考文献献：1. 熊熊礼俭 风力发发电新技技术与发发电工程程设计、运行、维护及及标准规规范实用用手册 中国科科技文化化出版社