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、前言言科学技术进进步始终终是企业业节能降降耗的原原动力，近近年来，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、新新工艺、新新设备、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。通过对科技节能技术应用及对原有设备进行技术革新，降低能源消耗，为创建绿色港口和生态型城市做出应有贡献。当石油、煤煤炭等化化石能源源越来越越少，世世界各国国研发可可再生能能源的心心情越来来越迫切切。可再再生能源源正面、积积极的作作用，众众所周知知。太阳能能、风能能、潮汐汐能、

2、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，与与地理因因素密切切相关。上海沪东集装箱公司地处外高桥地区，在桥吊机房平台部位经过公司技术人员检测统计，年平均风力超过5级以上，风力资源非常丰富，非常适合风力发电技术的应用。我们决定开发“集装箱岸桥风能照明系统”，同时结合利用新型节能LED照明技术，达到节能降耗的目的。二、系统的的研制1、整体结结构及研研发思路路我们利用小小功率风风能发电电机、储储能蓄电电池、节节能LEED照明明技术、单单片机控控制备用用市电引引入，实实现对桥桥吊部分分照明利利用绿色色能源。其结构如下图所示：2、风力发发电设备备调研及及选型研制“风力力

3、发电装装置”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，而而由电瓶瓶把电能能贮存起起来，人人们最终终使用电电功率的的大小与与电瓶大大小有更更密切的的关系。功功率的大大小更主主要取决决于风量量的大小小，而不不仅是机机头功率率的大小小。对于沿海陆陆地，小小的风力力发电机机会比大大的更合合适。因因为它更更容易被被小风量量带动而而发电，持持续不断断的小风风，会比比一时狂狂风更能能供给较较大的能能量。一一台10000WW风力发发电机也也可以通通过大电电瓶配合合使用，获获得15000W甚至至20000W乃至至更大的的功率出出（如右右图）。我

4、们调研了了市场上上多种小小型风力力发电机机，最终终选择以以1.55KW水水平轴风风力发电电机组作作为本次次项目开开发的发发电设备备，并配配置充放放电控制制器、铅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、主主要设备备介绍3.1 水水平轴风风力发电电机工作作原理风力发电的的原理，是是利用风风力带动动风车叶叶片旋转转，再透透过增速速机将旋旋转的速速度提升升，然后后带动发发电机产产生电能能。依据据目前的的风车技技术，大大约是每每秒三米米的微风风速度（微微风的程程度），便便可以开开始发电电。3.2水平平轴风力力发电机机组 小型风力发发电组效效率很高高，但它它不是只只由一个个发电机机头组

5、成成的，而而是一个个有一定定科技含含量的小小系统：风力发发电机充电器器数字字逆变器器。通常常水平轴轴风力发发电机组组一般由由下列几几部分组组成：风风轮、发发电机、调调速和调调向机构构、停车车机构、塔塔架及拉拉索等。风轮叶片：用来接接受风力力，把风风能转化化为机械械能的部部件。三三片风叶叶直径22.7米米，由一一种玻璃璃钢材料料制作而而成。发电机：采采用三相相永磁式式交流发发电机。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变化化的交流流电，须须经充电电器整流流，再对对蓄电瓶瓶充电，使使风力发发电机产产生的电电能变成成化

6、学能能。然后后用有保保护电路路的逆变变电源，把把电瓶里里的化学学能转变变成交流流2200V市电电，才能能保证稳稳定使用用。调向机构、调调速机构构和停车车机构：为了从从风中获获取能量量，风轮轮旋转面面应垂直直于风向向，在小小型风机机中，这这一功能能靠风力力机的尾尾翼作为为调向机机构来实实现。同同时随着着风速的的增加，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 充充放电控控制器充放电控制器智能型充放放电控制制器适用用于风能能市电供供电系统统，可以以将风力力发

7、电机机和市电电产生的的电能对对蓄电池池进行充充电，供供给照明明设备使使用。它它功能是是控制和和显示风风力机对对蓄电池池的充电电，以保保证蓄电电池不至至于过充充和过放放，以保保证蓄电电池的正正常使用用和整个个系统的的可靠工工作。该该控制器器还附带一一个耗能能负载，它它的作用用是在蓄蓄电池瓶瓶已充满满，外部部负荷很很小时来来吸纳风风力机发发出的电电能。若若在蓄电电池组电电量不够够而风能能缺乏的的时候，该该控制器器会将备备用市电电引入对对蓄电池池组充电电，保证证照明设设备的正正常工作作。充放电控制器3.3.11控制器器工作原原理控制器的主主要作用用是将风风力发电电机发出出的三相相交流电电整流成成直流

8、电电给蓄电电池充电电。它内内部包含含了许多多检测电电路，如如电压电电流检测测、风速速检测、温温度检测测等，能能有效地地保障风风机和蓄蓄电池的的正常运运行。其其中最为为重要的的是一个个带DSSP(数数字信号号处理)功能的的16位位单片机机-ddsPIIC300F20010。它它的主要要作用是是采集、处处理风力力发电机机运行过过程中的的多种检检测信号号，并控控制驱动动整流电电路和备备用市电电的切换换。（结结构原理理图如下下）3.3.22性能及及特点PWM无级级卸载功率跟踪方方式，效效率更高高 风能发电与与备用市市电分别别输入，可可单独或或互补组组合输入入具有稳压、稳稳流精度度高、纹纹波小、效效率高

9、、输输入电压压范围宽宽等特点点根据风力发发电特点点，采用用多反馈馈闭环控控制对蓄电池严严格按限限流恒压压方式充充电，保保证蓄电电池寿命命具有完善保保护功能能：如蓄蓄电池反反接保护护、蓄电电池开路路保护、蓄蓄电池电电压过低低断开保保护、输输入输出出过、欠欠压保护护、输入入输出过过流保护护、风机机过风速速和过电电压刹车车保护、防防雷保护护等3.4 蓄蓄电池组组蓄电池是发发电系统统中的一一个非常常重要的的部件，它它直接关关系到输输出负载载能否长长久稳定定工作。蓄蓄电池需需要充放放电控制制器来进进行电源源管理，避避免充放放电过程程中对电电池造成成损坏。我我们采用用适用于于风能太太阳能应应用的专专用铅酸

10、酸蓄电池池（如右右图）。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、密密封导电电性能好好及充电电接受能能力强等等特点。3.5 LLED照照明设备备LED灯是是由超导导发光晶晶体产生生的超高高强度的的灯光，是是目前照照明行业业中最热热门的焦焦点，由由于它节节能显著著、使用用寿命长长、安全全环保，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、穿穿透力强强，与传传统白炽炽灯相比比，节能能80%以上，可可以使用用60，0000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照照明灯及及走道灯灯进行整整改，需需要4个个50

11、WW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6W走道LED灯50W大车行走LED灯所选用的灯灯具必须须符合防防护等级级IP665，防防触电保保护等级级I类。三、系统的的实际应应用风力发电机机发出的的电能经经过蓄电电池贮存存起来，然然后再由由蓄电池池向用电电器供电电。所以以，在安安装调试试过程中中，我们们认真科科学地考考虑了风风力发电电机功率率与蓄电电池容量量的匹配配问题。目前，小型风力发电机与蓄电池容量一般都是按照输入和输出相等，或输入大于输出的原则进行匹配的。即：100W风力发电机匹配120Ah蓄电池(60Ah2块)；200W风力

12、发电机匹配120-180Ah蓄电池(60或90Ah2块)；300W风力发电机匹配240Ah蓄电(120Ah2块)；750W风力发电机匹配240Ah蓄电池(120Ah2块)。蓄电池容量过大时，风力发电机发出的能量不能保证及时地给蓄电池充足电，致使蓄电池经常处于亏电状态。缩短蓄电池使用寿命。另外，蓄电池容量大，价格和使用费用随之增大，给经济上也造成不必要的浪费。蓄电池容量过小时，会使蓄电池经常处于过充电状态。如因充足电而停止风力发电机的工作会严重影响风机工作效率。蓄电池长期过充电将会使蓄电池早期损坏，缩短使用寿命。另外，小型型风力发发电机的的合理匹匹配，照照明设备备的套配配也是一一项不可忽视视的内

13、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。即即选配的的用电器器耗用的的能量要要与风力力发电机机输出的的能量相相匹配。但但应指出出的是，匹匹配指标标所强调调是“能能量”，不不要混淆淆为功率率。在选选用LEED灯时时，还必必须注意意电压制制的要求求。该项项目使用用的蓄电电池为448V，所所选用的的LEDD灯也要要满足额额定电压压为488VDCC。四、经济效效益上海沪东集集装箱码码头有限限公司于于20009年66月在1105桥桥吊上试试制安装装了“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

14、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、桥吊走走道及大大车照明明系统能能耗降低低改造前照明明额定能能耗为66.4 KW；改造后照明明额定能能耗降低低到0.92 KW；如果按日平平均开启启10小小时计算算，同比比每年节节约电能能为2000022 KWWh/台台，节能能达到885%以以上。2、风力发发电照明明系统改改造经济济效益：改造前费用用支出每台每年电电费支出出约2000000元；其其他维护护成本110000元/年年；共计：2110000元/年年。风力发电改改造费用用成本：风能发电（22KW）系系统(含含LEDD节能灯灯具等)

15、 总费费用：6600000元/套其他维护费费用（材材料及人人工费用用）：3300元元/年结论：根据上述数数据对比比可知：实施风风能供电电照明系系统改造造，3年年可收回回投资，经经济效益益和社会会效益明明显。五、结论 “集装箱岸岸桥风能能照明系系统”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，不不仅降低低了电能能消耗，也也改善了了桥吊照照明设备备。随着经济全全球化的的步伐进进一步加加快、能能源价格格的不断断攀升，可可再生能能源技术术的发展展及应用用已经得得到世界界各国的的大力支支持。“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，运运行成本本低。在在充分吸吸取和改改进风力力并网发发电系统统经验，使使其更适适应于港港口建设设，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。参考文献：1. 熊礼礼俭 风风力发电电新技术术与发电电工程设设计、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社2. 张维