太阳能与风能技术方案

1 监控系统太阳能、风能互补供电系统技术方案2 3 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 . 23.2 太阳能电池组件 . 33.3 蓄电池组件 . 33.4 风力发电机组 . 4四、远程监控软件 . 4 4.1 实时显示 44.2 查询与统计 . 44.3 异常报警 54.4 远程设置 54.5 用户管理功能 . 5五、主要部件技术指标 . 6 5.1 太阳能电池组件 . 65.2 风力发电机组 . 75.3 蓄电池 85.4 蓄电池保温箱 . 95.5 节能及电源控制器 . 94 5.6 蓄电池防护箱 . . 11六、设备安装 . . 11 1 一、系统概述目前远程监控及超长距离监控面临很多挑战，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。根据本项目的要求，使用 1 套太阳能风能互补供电系统。太阳能供电选用浙江温州亚奈科技有限公司生产的型号为 429 型太阳能供电产品， 配置太阳能光伏板、 800W风机， 8 节 12V/100AH蓄电池。二、系统特点太阳能风能互补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2 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. 高可用性白天只需 3 小时的标准光照时间即可实现长达7 天不间断续航时间，并可进行应急快速充电。5. 宽工作环境 -4060 度宽温度带工作，适应国内任何地区的气候条件。6. 高可靠性平均无故障时间超过 5 万小时。7. 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3 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 2030） 。具有浪涌、反接、短路、过载等各种保护功能。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 12VDC和 24VDC供电，因此供电制式采用逆变系统，从而为设备提供专用电源。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4 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。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5 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。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6 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7 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。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 8 切入风速 2.5 m/s 额定风速 12m/s 工作风速范围 115m/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 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；9 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 640V（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 通信速率 24009600 bps/s 10 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 11 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 3095 防护性能满足 IP65 5.6 蓄 电池防护箱304 不锈钢制作，具有良好的防腐和完善的防海水功能，并保证能够长期承受海水不变形。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不锈钢防护箱内；充放电控制器安装方式安装在摄像机立柱上的控制箱内；防护箱安装方式安装于海上平台安全位置，在不妨碍交通的位置， 不锈钢膨胀螺栓固定， 和监控杆之间的连接也必须用不锈钢管连接。