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風光互補供電系統
  • 風光互補供電系統

    1、系統說明

    1.1 系統工作原理

    白天,太陽能電池板在太陽光照射下產生光伏電流,在控制器的控制下為蓄電池充電,同時為用電設備提供電源,而風力發電機在風力作用下產生轉動而發電。若風力資源良好,則由風力發電機為負載供電,同時為蓄電池充電。若風力資源不好,則蓄電池在控制器的控制下,將白天儲存的電量放出,為用電設備提供電源,如果用電設備中有交流設備,通過逆變電源將直流電轉換為交流電為設備供電;當第二天早晨天亮時,控制器控制太陽電池組件開始新一輪的充電。由于蓄電池具有象水庫蓄水一樣的功能,它在有陽光時儲存的電量會逐漸累積,當遇到陰雨天(可允許連續十天,本系統設計為七天)不能為蓄電池充電時,蓄電池平時儲存的電量可供系統繼續工作,依然可穩定提供電源。

    當遇到長期連續陰雨天,太陽能發電量不足,蓄電池電壓持續下降,到了設定值,系統自動啟動發電機給蓄電池充電。當蓄電池電壓升到設定值,系統給出關閉發電機的信號,發電機自動關閉。

    1.2 太陽能供電系統的優勢

    綠色環保、無污染、無廢棄物;

    晶體硅太陽能電池使用壽命長達25-35年;

    一次性投資,長遠受益,實際使用成本經濟合算;

    不用挖溝布線,就地施工,節省工程時間及費用

    運行穩定,高效節能,MTBF(平均無故障時間)長;

    使用免維護,可實現無人值守;

    不受地理環境影響,適用于國內95%以上地區;

    安裝使用簡便,可因地制宜施工,易于拆遷及擴容;

    直流低壓電,線路損耗小,與220V交流高壓電相比,不易引發雷擊,無長距離線路傳輸上的弊端;

    2、系統設計

    2.1 系統設計概述

    風光互補發電系統由太陽能光伏發電系統和風力發電系統構成,兩種發電系統可以獨立工作,在能源的利用形式上又可以產生互補,如在白天天氣晴朗時,太陽能發電系統作為主發電系統,夜間及陰雨天時,風力發電系統作為主發電系統,兩種發電方式合理結合使用,可以提高能源利用效率,提高供電系統可靠性,降低單位發電成本。

    太陽能組件CE認證

    2.2 氣象數據

    本項目位于黑龍江省。當地的自然條件數據,見下表(取自美國航空航天總局NASA網站)。

    NASA Surface meteorology and Solar Energy

    NASA logo

    Month

    Daily solar radiation - horizontal

    Atmospheric pressure

    Wind speed

    Earth temperature

    kWh/m2/d

    kPa

    m/s

    °C

    January

    1.88

    99

    3.1

    -20.3

    February

    3.01

    98.9

    3.3

    -16.6

    March

    4.24

    98.5

    3.4

    -8.6

    April

    4.87

    98

    3.6

    3.8

    May

    5.56

    97.8

    3.5

    12.2

    June

    5.63

    97.7

    3.1

    18.3

    July

    4.96

    97.7

    2.9

    20.9

    August

    4.34

    97.9

    2.9

    19.4

    September

    3.77

    98.4

    3.2

    12.9

    October

    2.78

    98.6

    3.5

    3.4

    November

    1.96

    98.8

    3.4

    -8

    December

    1.52

    99.1

    3.2

    -17.8





    Annual

    3.71

    98.4

    3.3

    1.6

    風光互補供電系統的設計須考慮以下因素:安裝使用地的太陽能輻射情況、風力資源情況、負載用電情況、系統可靠性、系統無光照自維持時間等。我公司根據多年的設計經驗,開發出太陽能供電系統計算機輔助設計系統,經多年實踐驗證,系統設計準確、安全、可靠。

    2.3 設計依據及標準

    1、獨立光伏系統的設計符合以下標準 GB/T953-1998《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》(eqv IEC 61215) GB/T18479-2001《地面用光伏(PV)發電系統 概述和導則》 GB/T19064-2003《家用太陽能光伏電源系統技術條件和試驗方法》 ZBK84001.1-88《儲能用鉛酸蓄電池技術要求和試驗方法》

    2、系統設計參考參數 ?

    系統安裝使用地:黑龍江鶴崗

    太陽能平均日照時數:見上表;

    負載功耗情況:交流設備,功耗100W

    系統電壓:DC24V;

    負載每天工作時間:24小時;

    系統無光照自維持時間:7天;

    電源來源:太陽能+風力發電機;

    系統可靠性要求:高;

    設備基本要求:太陽電池組件:采用目前市場通用的125*125、156*156單、多晶硅太陽電池片、高透光鋼化玻璃及長壽命TPT 材料封裝,屬市場主流產品。

    風光互補智能控制器:選用目前國際先進水平的WS系列風光互補智能控制器,本控制器能控制太陽電池和風力發電機對蓄電池的充電,能控制蓄電池對負載的供電,能自動監測蓄電池電壓。

    蓄電池:采用市場通用的2V系列膠體免維護蓄電池,組成48V系統。

    防雷模塊:防止系統設備受到感應雷擊而損壞。

    2.4 系統設計配置及價格

    1、交流100W負載負載設計配置 

    設備名稱

    規格及型號

    數量

    單價

    總價

    太陽電池組件

    CM 260-72M

    6

     

     

    風力發電機

    XG600

    1

     

     

    風光互補控制器

    WS06-48

    1

     

     

    太陽能控制器

    PL40

    1

     

     

    膠體蓄電池

    GMFJ-600

    24

     

     

    太陽能安裝支架及安裝材料

    CZJ260-6

    1

     

     

    配電防雷模塊

    CMF-48

    1

     

     

    蓄電池箱

    CBVFT1200

    1

     

     

    逆變器(可選)

    CIDS350(修正波)

    0

     

     

    CIDZ350(正弦波)

    0

     

     

    電控箱(可選)

    CPD200

    0

     

     

    2、系統設計說明
    1) 根據負載功耗100W計算,直流48V供電,我們根據這些數據進行計算和配置。
    2) 此系統內太陽板功率較大,推薦使用48V。
    3) 我們計算選取了美國權威NASA網站的的太陽能有效光照(1.8小時)和風能數據進行計算。
    4) 負載為交流220V,陰雨天供電7天,推薦使用直流負載,提高系統效率。
    5) 蓄電池箱為防水、保溫、防護、直埋箱,無需蓄電池井,由于是沼澤地,需在電池坑底部做混凝土基礎,防止蓄電池箱走位下沉。
    6) 由于太陽板功率較大,此系統采用太陽能與風能分離控制充放電方式,采用兩臺控制器。
    7) 以上設備和價格不含風力發電機的支撐立柱,風力發電機可和攝像機共用立柱,高度不低于12米。
    8) 以上價格不含安裝調試費,我方提供電話安裝督導。若需要我方人員指導安裝,則根據現場情況另行報價。
    9) 報價有效期:2個月。
    2.5 系統優點
    (1)結構簡單,系統大小靈活:獨立供電的太陽能組件和風力發電機的結構都較簡單,并且可根據用戶需要選擇和調整發電系統容量大小,靈活方便。
    (2)易運輸、安裝,建設周期短:只要選擇好適當的方位、角度,用簡單的支架支撐,適當連線,即可與控制器等組成風光互補發電系統。
    (3)維護簡單或免維護:系統只需要周期性的檢查和很少的維護工作量,可用計算機遠程監控運行(需具備數據傳輸設備),因此系統發電的運行、維護費用比常規發電設備要少得多。
    (4)清潔、安全:不需要燃料,無廢物排放,是理想的清潔安全能源。
    (5)可靠性高、壽命長:太陽電池組件設計鑒定要經過嚴格的各種環境試驗,在惡劣的環境和氣候條件下,光伏發電系統很少產生故障,因此光伏發電經常被用于要求供電可靠性很高的場合。目前,多數晶體硅太陽電池壽命可達20~35年。風力發電機發電技術成熟,但存在機械轉動,需要一定的維護,在正常情況下其可靠性和壽命均達到 相關要求。
    (6)應用范圍廣:太陽能和風能遍及世界每一角落,除常規供電外,更廣泛用于特殊場合供電。
    3、設備技術說明
    3.1 太陽電池組件

    • 1) 采用高效率晶體硅太陽電池片和進口封裝材料生產,使用壽命長達30年,衰減小

    • 2) 背板采用原產EVA、TPT等材料封裝,抗老化;

    • 3) 面板采用原裝高透低鐵鋼化玻璃封裝,機械強度高,透光率高,不低于91%。

    • 4) 組件完全密封,能夠抵御自然氣候、潮濕、腐蝕和各種機械方面的損害。

    • 5) 組件邊框平整、無腐蝕斑點,電池組件與邊框之間應有一定的安全距離,符合相關規范?;ミB條和柵線應排列整齊、無脫焊、無斷裂;

    • 6) 電池表面無氣泡,其余部分長度大于2mm小于3mm的氣泡在整板中不得超過2個。

    • 7) 接線盒采用防水防潮設計;

    • 8) 高可靠性,不受地理環境影響,適用于無人職守條件;

    • 9) 陽極氧化鋁合金結構邊框,輕便、抗機械強度高;

    • 10) 組件在外加直流電壓1000V時,1分鐘內無擊穿現象。

    • 11) 絕緣電阻:≥100MΩ

    12) 環境條件:能滿足 標準GB/T14007-92 《陸地用太陽電池組件總規范》及GB/T9535-1998《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》規定的各項要求和試驗方法,滿足標書所提要求。太陽電池在下列條件下連續工作滿足其所有性能指標:

    環境溫度:-50℃~+85℃

    相對濕度:≤95%

    海拔高度:6500米

    一天中最大溫度變化:50℃

    最大積雪厚度:20cm

    最高風速:36m/s
    3.2 充放電控制器

    1. 微電腦芯片控制,充放電參數點、溫度補嘗系數可適應不同場合的特殊要求。

    2. 顯示充電狀態和負載通斷狀態;

    3. 太陽能電池方陣和風力發電機輸入控制;

    4. 實時顯示蓄電池電壓、負載電流、充電電流等系統運行參數;

    5. 各路充電壓檢測具有“回差”控制功能,可防止開關進入振蕩狀態;

    6. 保護功能:具有蓄電池過充電、過放電、輸出過載、短路、浪涌、太陽能電池短路、夜間防反充等一系列報警和保護功能;

    7. 告警:過壓、欠壓、過載、短路等保護報警;

    8. 防雷:根據系統要求,可選配不同等級的防雷裝置;

    9. 具有溫度補償功能;

    10. 組合靈巧:可單用,也可組成風光互補、控制逆變一體化等機型;

    3.3風力發電機

    本方案中采用3片風葉式水平軸風力發電機,單臺風機功率600瓦。

    技術指標:

    功率

    600W

     

    風輪直徑

    2.5m

     

    葉片材質

    增強玻璃鋼

     

    額定轉速

    400r/min

     

    額定風速

    8m/s

     

    額定功率

    600W

     

    最大功率

    720w

    最大啟動扭力矩n/m

    <0.3

    輸出電壓

    AC24V

    啟動風速(

    2(m/s)

    工作風速

    2.5-25(m/s)

    安全風速

    50(m/s)

    電機類型

    3-phase AC PM

    頂部質量

    40kg

    使用年限

    15年以上

    輸出控制系統

    風光互補控制器

    絕緣等級

    B

    機殼材質

    精鑄鋼

     

    磁鋼材質

    釹鐵硼N38SH

     

    定子材質

    QZY-2/180/470

     

    防腐措施

    鍍鋅、噴面漆

     

    葉片形式

    3葉片高強度玻璃鋼3 FRP blades

     

    過速保護

    尾翼轉軸控制,自動偏航,電磁保護

     

    3.4免維護膠體蓄電池

    采用GMFJ系列膠體蓄電池。

    循環性能優異,是理想的用于循環使用的電池。

    深放電后充電速度快、效率高,恢復性能優異。

    可應用于深循環用途,有利于減輕系統重量。

    屬于“富液”式電池,不會發生電池干涸現象。

    熱阻低、熱容量大,工作溫度范圍寬:-20℃~+50℃下均可正常使用。

    極板耐硫化,可以長期在充電不足的情況下持續運行,更適合長時間小電流持續放電。

    可靠性好,戶外使用壽命長。

    無泄漏,使用更加安全可靠。

    膠體電解液無流動性,在電池內部不會產生分層現象。

    無需均衡充電,供電不穩定的場合。

    普通的膠體蓄電池優異的設計與選材確保其可在低溫環境中長期穩定工作而不會遭到破壞,但由于內部材料化學活性的下降,在低溫條件下電性能會受到顯著影響。

    我們提供的GMFJ系列膠體電池特殊的凝膠電解質配方極大的提高了電池在酷寒條件下的使用性能。經實際使用測試,在最低溫度達-46℃的極端低溫條件下,膠體蓄電池的有效容量比普通AGM型密封鉛酸電池高20%。


    鉛酸電池的循環壽命曲線

     

    項目

    鉛酸電池

    膠體電池

    浮充電使用壽命

    8年以上

    10年以上

    極限使用溫度

    -30℃~50℃

    -50℃~+60℃

    氣體排放

    極少量氫氣

    極少量氫氣

    最長加液周期

    終生無須加液

    終生無須加液

    適用用途

    后備電源、啟動電源

    后備電源、自然能源

    自放電率

    極低

    存儲方式

    充滿電后存儲

    充滿電后存儲

    存儲期限(20℃)

    8~12個月

    24~30個月

    電池失水影響

    容量損失

    無影響

    熱穩定性

    維護方式

    定期進行均衡充電

    無嚴格要求

    高倍率放電性能

    良好

    一般

    安全性

    防滲漏性能

    壽命后期易發生端子滲酸

    優異

    常見故障

    熱失控、極板硫化

    基本免維護

    電池回收

    與傳統鉛酸電池相同

    與傳統鉛酸電池相同

    免維護性能

    一般


????深伏能源采用無線物聯網技術 ,提供太陽能,風光互補產品的生產,系統設計,安裝一站式解決方案。

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