斜单轴跟踪系统

青海河南 20MWp 光伏并网发电特许权项目斜单轴跟踪系统设备采购及安装投 标 文 件合同编号：第 三 篇技术部分招 标 人：中能华辰集团有限公司2011 年 5 日I 目 录青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司1 文件七 技术方案总 则1、 本标书只适用于青海河南 10MWp并网光伏发电特许权项目的斜单轴跟踪系统，包括斜单轴跟踪系统及其辅助材料的技术参数、功能设计、结构、性能、制作、供货、安装、调试和试验等方面的技术要求。斜单轴跟踪系统安装太阳电池组件的容量为 10.2131MWp。2、 本标书符合工业标准的优质产品及相应的服务，且满足国家有关安全、环保等强制性标准和规范的要求。3、 我方提供的所有斜单轴跟踪系统在技术上是成熟可靠、先进的，并经过了运行实践证明是完全成熟可靠的产品。4、 我方对其供货范围内的所有产品质量负有全责，包括分包和外购的产品。5、 我方中标后积极协同设计方完成深化方案设计，配合施工图设计。6、 本标书未尽事宜，由双方协商确定。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司2 工程概况青海河南 10MWp光伏并网发电特许权项目位于青海省黄南州河南县优干宁镇托叶玛乡。场址范围为 N34° 35 5.8“ ～ N34° 35 27.8“ ， E101° 31 38.2“ ～ E101°32 13.1“ 。场地平均海拔 3560m，整体地形北高、南低，地形坡度为 26°～ 34°，坡体地表植被较发育。NASA网站提供的本地气象数据月份大气温度°C湿度%日照能量kWh/m2/d气压kPa风速m/s地表温度°C采暖度日°C -d降温度日°C -d一月 -10.0 42.8% 3.46 64.5 5.7 -9.8 857 0 二月 -7.1 45.2% 4.16 64.5 5.7 -6.2 706 0 三月 -3.2 49.3% 4.77 64.6 5.5 -1.6 647 0 四月 1.1 54.2% 5.57 64.8 5.3 3.2 500 0 五月 4.4 65.3% 5.58 65.0 5.2 6.5 420 0 六月 7.7 70.0% 5.49 65.0 5.1 9.2 310 5 七月 9.8 70.0% 5.78 65.1 4.6 11.3 250 27 八月 9.3 69.3% 5.49 65.2 4.8 10.7 258 27 九月 5.5 72.8% 4.53 65.3 5.1 6.7 359 5 十月 0.6 69.0% 4.08 65.3 5.0 1.5 524 0 十一月 -3.9 48.2% 3.77 65.1 5.2 -3.5 643 0 十二月 -7.9 39.7% 3.30 64.8 5.9 -7.9 786 0 平均 0.5 58.0% 4.67 64.9 5.2 1.7 6260 64 青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司3 1 斜单轴跟踪系统总体设计方案1.1 设计原则项目设计遵循以下国标 : GB191 《包装储运图示标记》GB50017《钢结构设计规范》GB/T 700《碳素结构钢》GB/T 1591《低合金高强度结构钢》GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》CECS 84《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》GBJ149《电气装置安装工程母线装置施工验收规范》GB50150《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50168《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50169《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB/T14598.14《静电放电试验》GB191-90 《包装储运图示标记》GBJ17-88 《钢结构设计规范》GB/T 18479-2001 《地面用光伏 (PV) 发电系统 概述和导则》SJ/T 10460-1993 《太阳光伏能源系统图用图形符号》SJ/T11127-1997 《光伏（ PV）发电系统过电压保护 - 导则》CECS 84-1996《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》GB 6495.1-1996 《光伏器件 第 1 部分 : 光伏电流 - 电压特性的测量》GB 6495.2-1996 《光伏器件 第 2 部分 : 标准太阳电池的要求》GB 6495.3-1996 《光伏器件 第 3 部分 : 地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据》GB 20047.1-2006 《光伏（ PV）组件安全鉴定 第 1 部分：结构要求》GB 20047.2-2006 《光伏（ PV）组件安全鉴定 第 2 部分：试验要求》GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 ；GB/T 19939-2005 《光伏系统并网技术要求》青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司4 GB/T 12325-2003 《电能质量 供电电压允许偏差》GB/T 14549-1993 《电能质量 公用电网谐波》GB/T 15543-1995 《电能质量 三相电压允许不平衡度》GB/T 15945-1995 《电能质量 电力系统频率允许偏差》GB2297-1989 《太阳光伏能源系统术语》GB6497-1986 《地面用太阳能电池标定的一般规定》GB6495-1986 《地面用太阳能电池电性能测试方法》GB/T6495.4-1996 《晶体硅光伏器件的 I-V 实测特性的温度和辐照度修正方法》SJ/T11127-1997 《光伏（ PV）发电系统过电压保护——导则》GB/T18210-2000《晶体硅光伏（ PV）方阵 I-V 特性的现场测量》GB/T18479-2001《地面用光伏（ PV）发电系统概述和导则》GB/T61727： 1995 《光伏（ PV）系统电网接口特性》GB/T4942.2-1993 《低压电器外壳保护等级》GB/T3859-1993 《半导体变流器应用导则》GB/T14598.9 《辐射电磁场干扰试验》GB/T17626.8 《工频磁场抗干扰试验》GB/T14598.3-93 6.0 《绝缘试验》JB-T7064-1993 《半导体逆变器通用技术条件》B/T60904-10 《光伏器件 线性特性测量方法》Q/0100CHC001－ 2011《斜单轴跟踪太阳能发电支架》1.2 设计原理1.2.1 斜单轴系统增加发电量说明安装地点采用斜单轴跟踪系统相对于朝南最佳倾角固定安装系统和水平单轴跟踪系统增加发电量的理论计算成果如下：斜单轴跟踪系统相对于最佳倾角 固定安装系统由于接 受太阳直射的时间多20%-25%，所以发电量应提高 20%以上。由于本地区纬度范围为 34° 35 5.8“ — 34° 35 27.8“ ，斜单轴跟踪系统相对于青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司5 水平单轴跟踪系统由于接受太阳直射的时间多 15%-20%， 所以发电量应提高 15%以上。固定式光伏阵列模型：式中： 为太阳直射光与光伏阵列采光面法线方向的夹角， 即太阳入射角；为太阳高度角， 指太阳到观测点的连线与地平面的夹角： A为太阳方位角， 指太阳到观测点连线在地面的投影与正北方向的夹角； 为光伏阵列倾角； 为光伏阵列方位角，指倾斜面法线在地平面的投影与正北方向的夹角。水平单轴跟踪光伏阵列模型：式中： 为跟踪轴方位角，指水平跟踪轴与正北方向的夹角； 为跟踪角，指跟踪轴相对于基准线转过的角度。倾斜单轴跟踪光伏阵列模型：式中： 为跟踪轴相对于地平面的倾角，当 =0 时，倾斜单轴跟踪式阵列模型就退化为水平单轴跟踪式光伏阵列模型。使用 PVSYST软件模拟对比图：青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司6 固定式系统发电量曲线图平单轴跟踪系统发电量曲线图青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司7 斜单轴跟踪系统发电量曲线图由软件我方可以给出斜单轴跟踪系统与按最佳倾角固定式安装相比提高输出效率大于 15%。1.2.2 系统跟踪算法说明我方的系统跟踪算法详见 （本篇 2.3.2 节） ， 跟踪支架间东西方向和南北方向间距的计算方法详见间距计算书（） 。1.2.3 系统反跟踪算法说明我方设定斜单轴跟踪系统转动方向的动作范围在 -45 °— +45°范围内，此范围就是系统最佳转动角度范围，在此范围内转动角度可以任意设定。计算依据： A＝ d*cos α + d*sin α * ctg β （ 4）式中， A 为阴影长度， d 为组件宽度。 由于太阳的高度角在 -45 °或 +45°范围内太阳直射能量减少，并且阴影投射长度为组件宽度度的 1.4 倍。此时进入反跟踪系统，对于发电量无影响，减少了土地使用量，是一个土地使用量与发电量最佳范围。1.3 结构设计1.3.1 支架设计本标书对单套斜单轴跟踪系统的定义如下：本套斜单轴跟踪系统一个斜单轴支架、一个转动机构、一套控制系统。斜单轴跟踪系统主要技术性能参数表青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司8 序号 项 目 单 位 参 数1 单套跟踪系统重量 kg 445 2 跟踪系统型号 CHC-S-AC-2.35 3 单套跟踪系统安装的最大太阳能电池组件数 块 10 4 跟踪系统尺寸结构 mm 60303 30923 30605 跟踪系统光传感器（如设置）参数(1) 灵敏度 度(2) 检测范围 度(3) 输出信号形式6 跟踪系统风传感器（如设置）参数(1) 灵敏度 m/s 1 (2) 检测范围 m/s 0— 50 (3) 输出信号形式 Hz 0— 500 7 跟踪系统跟踪范围 ° 220 8 跟踪系统跟踪精度 ° 1 9 跟踪系统抗风载能力(1) 系统支架最大运行风速 m/s 25 (2) 系统保护动作风速值 m/s 12 (3) 系统支架极端风载抵抗 m/s 42 10 跟踪系统供电形式 V AC 220 11 跟踪系统执行机构参数(1) 执行机构型号 PE5Ⅱ -62-R-220001 (2) 执行机构输入电压范围 V AC 220 12 跟踪系统功耗(1) 执行机构铭牌功率 W (2) 控制系统功耗 W 青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司9 (3) 跟踪系统功耗（工作日功耗） W (4) 跟踪系统待机功耗（非工作日功耗） W 144 13 跟踪系统连续无故障运行时间 h 50000 对应于额定功率为 500kW的逆变器， 由于其 MPPT电压为 450V-820V,而根据光伏组件的工作电压 30.1V可知， 20块光伏组件串联时电压为 602V， 符合逆变器的 MPPT电压。斜单轴跟踪支架转动轴与水平面之间的夹角为 20°。太阳电池组件在斜单轴跟踪支架上的布置方式以 2332结构而不是选择 4321结构，是为了节约土地，更好的利用反跟踪算法，缩小阴影宽度，提高发电量。我公司设计支架总装图如下：斜单轴跟踪系统的支架部件采用优质钢管及其他优质型材，确保支架强度，充分需考虑当地极端低温情况；支架构件材质采用 Q235B钢，表面采用热浸镀锌防锈处理。斜单轴跟踪系统的设计支架运行风载抵抗大于 25m/s，当风速大于 25m/s时，跟青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司10 踪系统具有保护动作以确保整个支架系统的风荷载最小。整个支架极端风载抵抗大于 42m/s。斜单轴跟踪系统支架现场安装时不采用焊接方式，采用方便安装和拆卸的连接方式，设有电池组件接地线连接的螺栓孔。我方根据招标文件中的地质条件，斜单轴跟踪系统的地基基础方案为水泥基础方案，单个支架本体的各个支撑脚基础为同一水平高度。1.3.2 转动驱动设计（ 1）执行机构及其安装连接具有防风沙、雨雪功能（防护等级达到 IP55） 、可在极限高低温下正常工作（执行机构的温度适应范围为： 80C°— -40C °） 。（ 2） 执行机构具备自锁功能： 即在 35 米 / 秒风速条件下， 风力仅仅作用在转动轴的一侧时，转动轴在无电驱动的情况下不能发生周向位移，即组件平台不能转动。（ 3） 设备加工精度高， 蜗轮与蜗杆结合紧密， 达到零间隙传动， 保证正转与反转没有回程间隙，提高回转的精度。蜗杆和回转支承多齿面接触，增大接触面积，提高回转装置的输出扭矩，减小齿面间的磨损，增强抗冲击性能；回转装置有较高的稳定性、转动平稳、无间隙、无杂音。（ 4） 转动机构具备极限位置感应能力并能实现故障时自动停机， 以防止转动角度在超出 -45 °～ +45°范围时对系统造成不利影响。（ 5） 电机具有输入功率低、 输出扭矩大， 同时具有同步性高、 无失真、 无噪音、维护成本低的特性。电机选型时考虑到高海拔因素，可确保在海拔 3700m安全稳定运行。（ 6）转轴部分材质采用 Q345B钢。（ 7）转轴具备耐磨、耐高低温、抗风沙、不需加润滑剂。（ 8） 我方针对电站所在地区的气候特点， 驱动装置采用橡胶密封圈密封， 在风沙情况下防止斜单轴跟踪系统的机械转动、传动部件卡涩、老化（ 9）跟踪系统转动装置易于维护，机械转动装置具有维护成本低，电机更换简单，成本低的特性。（ 10）各跟踪单元运行中的一致性高。1.3.3 控制系统设计1.3.3.1 自动跟踪电站控制系统设计原则是根据太阳每天不同的运行轨迹而高青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司11 精度跟踪太阳运行角度，使其跟踪误差可以不超过 1 度。跟踪方位角的定义： 跟踪高度角的定义：斜单轴跟踪系统各跟踪单元执行机构所接收的控制信号不会由于衰减或外界干扰等因素产生较大偏差。本系统是由单控系统与群控系统组成。在群控中，电站动作时，主机同时给分机电站发送动作指令，分机电站同时动作，每台动作时间相差不到 0.1 秒钟，可以保证一组电站的一致性。对于单控主机，我们采用 GPS校时，采取同一个格林尼治时间作为参考时间，动作时间相差也不到 0.1 秒钟。每天夜间每台电站都夜返，对于当天的运行误差进行消除，以保证整个斜单轴跟踪系统运动的一致性。1.3.3.2 控制跟踪单元采用国际领先 GPS的卫星定位跟踪方式，它是凭借同步卫星确定电站地理经纬方位，确定电站所处地理时段，精确控制电站实现跟踪。1.3.3.3 显示单元采用 12864 液晶显示模块， 通过与主控制器的通讯， 显示其工作状态并能设置运行数据。1.3.3.4 控制跟踪系统中融合抗风理念， 在跟踪电站夜返的动作起始、 夜返的全过程和夜间的完全待机三段时间区间上，控制系统是将跟踪电站太阳帆摆放在最大抗风水平状态下的。1.3.3.5 执行机构驱动接口电路采用光耦隔离、固态继电器驱动方式。1.3.3.6 系统电气原理图如下：青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司12 1.3.3.7 主要技术指标如下：（ 1） 工作电压和频率： AC 220V± 20% 50Hz± 1%；（ 2） 静态功耗：≤ 6W （ 3） 跟踪精度：优于 1°（ 4） 跟踪范围： -45 °～ +45°（ 5） 防护等级：达到 IP65 标准1.3.3.8 跟踪控制系统具备以下功能：（ 1）自检功能（ 2）实时采集时间、日期功能（ 3）旋转角计算功能（ 4）动态显示电站的实时运行状态（ 5）显示电站的运行状态（ 6）数据显示功能（ 7）手动操作功能（ 8）数据通信功能（ 9）断电保护功能（ 10）反向跟踪功能（ 11）特殊天气情况下调整跟踪状态功能（ 12）夜间复位功能（ 13）跟踪控制系统能与上层监控通讯，将相关重要信息在上层监控系统的操作员站显示和报警。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司13 1.3.3.9 跟踪系统在群控模式下， 每个跟踪器可以进行单台调试， 在进行单台调试时，不影响在同一个群控下的其他跟踪器的正常运转。1.3.4 通讯系统设计在群控控制方案中， 1 台主电站控制器输出控制信号，与其他从电站的控制器通讯，其他从电站作为从机接收到控制信号后开始运行，保持从电站运行的可靠性与一致性。在群控子网中，每一台电站通过令牌方式接受控制信号后动作。每 20 台主机为 1 路通过 1 台四进一出的 RS485中继器， 接入微机。 多路时可以通过树形拓扑结构连接 RS485中继器后连接主机。此方案的特点是提高电站的一致性， 减少控制器出现问题的概率， 维修、 调试、施工都简化，缩短工期。示意图如下：1.4 我方提供专业测试机构出具的可以证明该产品的主要性能参数符合投标书中提供的技术参数和性能指标的测试报告。1.5 我方提供的斜单轴跟踪系统功能完整，技术先进成熟，并能满足人身安全和劳动保护条件。我方所供设备均正确设计和制造，在电站所在地的各种环境及极端恶劣环境和气象条件下，设备在各种使用工况下均能安全和持续稳定运行。1.6 我方按本标书的要求提供采用最先进的技术，设计、制造的全新的由本公司制造、封装、成熟的成型合格产品。1.7 斜单轴跟踪系统使用寿命在招标文件 6.2.3 条规定的使用环境下为 25年； 免费质保期达到 3年。1.8 我方保证所提供的斜单轴跟踪设备的几何尺寸、 机械特性和电路特性规格统一，每组斜单轴跟踪支架具有互换性。1.9 斜单轴跟踪系统具备在太阳直射辐射较低的情况下（如阴雨、沙尘天气）减少动作时间，以降低跟踪系统耗电量的功能；在非反向跟踪时段，提供跟踪器的优化算法，以使得光伏组件表面法线方向尽可能地与入射光线夹角最小，在反向跟踪时段，提供跟踪器的优化算法，以使得落在光伏电池组件上的阴影最少。1.20 斜单轴跟踪系统各部件在正常工况下能安全、 持续运行， 五过度的应力、 温升、腐蚀、老化等问题。斜单轴跟踪系统的机械转动、传动部件在定期维护情况下能在室外环境下长期安全、稳定运行。我方对斜单轴跟踪系统应提供详细的保养及维护青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司14 手册。在手册中包括下列内容：（ 1）斜单轴跟踪系统所有部件的详细说明；（ 2）斜单轴跟踪系统的控制原理图、电路图、框图；（ 3） 斜单轴跟踪系统在各种作业情况下 （如： 安装、 测试、 维护） 的注意事项；在各种作业条件下可能对运行和维护人员存在潜在危险的，在手册中着重标出；（ 4）斜单轴跟踪系统的安装、调试流程图及说明；（ 5）斜单轴跟踪系统例行的测试、维护流程及说明；（ 6）斜单轴跟踪系统常见故障及故障处理方法；（ 7）斜单轴跟踪系统专用维护工具（如有）的用法及其说明；（ 8）斜单轴跟踪系统推荐使用的备品备件及专用工器具清单。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司15 2 支架系统、转动系统、控制系统的产品说明及相关计算书2.1 支架系统2.1.1 斜单轴跟踪系统的支架部件采用优质钢管及其他优质型材，确保支架强度，充分需考虑当地极端低温情况；支架构件材质采用 Q235B钢，表面采用热浸镀锌防锈处理，热浸镀锌满足 《金属覆盖层 钢铁制件热浸 镀锌层技术要求 及试验方法》GB/T13912-2002中规定，镀锌层厚度≥ 65μ m；螺钉、螺栓等标准件采用 8.8 级规格，外镀达克罗。支架结构形式满足便于安装、维护的特点。无需吊车等大型安装机械设备，人工即可完成安装、维护。电池板与支架的固定采用螺栓固定方式，能满足各种不同型号规格的太阳能电池组件，外形美观，固定后抗风强度高。2.1.2 斜单轴跟踪系统的设计支架运行风载抵抗大于 25m/s，当风速大于 25m/s时，跟踪系统具有保护动作以确保整个支架系统的风荷载最小。整个支架极端风载抵抗大于 42m/s。 我方提供斜单轴跟踪系统抗风能力和支架强度的计算机模拟结果报告书（） 。2.1.3 斜单轴跟踪系统支架现场安装时不采用焊接方式，采用方便安装和拆卸的连接方式，设有电池组件接地线连接的螺栓孔。本结构系统与安装面之间热胀冷缩不均的问题由本系统结构的特点可自行消除。2.1.4 我方根据招标文件中的地质条件，斜单轴跟踪系统的地基基础方案为水泥基础方案，满足最大风速所产生的风荷载， 并同时提供风荷载和基础的计算书（） ，同时提供满足支架安全稳定运行的基础设计方案。2.1.5 单个支架本体的各个支撑脚基础为同一水平高度设计。2.1.6 支架图纸（）青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司16 2.2 转动执行机构系统斜单轴跟踪转动系统主要由转动执行机构和转轴构成。2.2.1 转动执行机构（ 1）我方配置的转动执行机构生产制造商状况：（ a）具有 4 年以上该部件开发、生产、销售经验；（ b）具有 3 年以上成功运行经验；（ c）属于全球太阳能跟踪领域公认的知名产品。（ 2）我方配置的转动执行机构满足以下标书要求：（ a）通过 CE、 CQC等认证。（ b）使用寿命达 25 年以上。（ c） 抗风能力： 在 25 米 / 秒风速的作用下， 执行机构能够按照控制器信号要求带动组件平台转动到指定位置。（ d）执行机构及其安装连接具有防风沙、雨雪功能（防护等级达到 IP55） 、可在极限高低温下正常工作（执行机构的温度适应范围为： 80C°— -40C °） 。（ e） 执行机构具备自锁功能： 即在 35 米 / 秒风速条件下， 风力仅仅作用在转动轴的一侧时，转动轴在无电驱动的情况下不能发生周向位移，即组件平台不能转动。（ f ） 设备加工精度高， 蜗轮与蜗杆结合紧密， 达到零间隙传动， 保证正转与反转没有回程间隙，提高回转的精度。蜗杆和回转支承多齿面接触，增大接触面积，提高回转装置的输出扭矩，减小齿面间的磨损，增强抗冲击性能；回转装置有较高的稳定性、转动平稳、无间隙、无杂音。（ g） 转动机构具备极限位置感应能力并能实现故障时自动停机， 以防止转动角度在超出 -45 °～ +45°范围时对系统造成不利影响。（ h）耐温差能力强 -40 ℃～ +60℃。（ i ） 电机具有输入功率低、 输出扭矩大， 同时具有同步性高、 无失真、 无噪音、维护成本低的特性。电机选型时考虑到高海拔因素，确保在海拔 3700m安全稳定运行。（ 3）转动机构结构计算书详见附件。2.2.2 转轴部分（ 1）转轴材质采用 Q345B钢。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司17 （ 2）转轴具备以下特性：耐磨、耐高低温、抗风沙、不需加润滑剂。2.2.3 我方针对电站所在地区的气候特点，在风沙情况下防止斜单轴跟踪系统的机械转动、传动部件卡涩、老化的措施如下：驱动装置采用橡胶密封圈密封。驱动置于电池板的下面，阳光不能直接照射在电机上面，避免了快速老化的产生。2.2.4 跟踪系统转动机构密封性高，以抵御风沙粉尘的侵袭。2.2.5 跟踪系统转动装置易于维护，机械转动装置具有维护成本低，电机更换简单，成本低的特性。2.2.6 各跟踪单元运行中具有较高的一致性。 具有消除积累误差的功能， 使跟踪方阵中各跟踪单元的转动角度均保持一致，每个跟踪器直接的转动角度偏差在一天内不得超过 5 度。我方提供保证系统运行一致性的专题报告相见附件。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司18 2.3 控制系统2.3.1 斜单轴跟踪控制系统原理框图如下：图 5.2 斜单轴跟踪控制系统原理框图我方提供图 5.2 所示的全套跟踪系统部件、辅助器件及相应的动力、控制电缆，并按标书要求预留各种接口。2.3.2 我方在本项目的斜单轴跟踪系统中所采用的图 5.2 所示的部件 A 中，对任一时刻太阳位置的判断都采用天文方法计算；计算斜单轴系统的转动角度时，采用带反向跟踪功能的控制方式，反向跟踪的控制算法充分考虑本项目的地形情况，详细的计算太阳运行轨迹的方法和提高跟踪精度的算法如下：太阳光线与地面的夹角 H=90° - │ α +/- β │ （ α 是当地地理纬度 β 是太阳直射点地理纬度） 。太阳视位置指从地面上看到的太阳的位置，用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。 太阳高度角指从太阳中心直射到当地的光线与当地水平面的夹角，其值在 0°到 90°之间变化，日出日落时为零，太阳在正天顶上为 90°（本万年历中显示的高度角均已进行了蒙气差的订正，蒙气差值取自天文年历） 。太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。 方位角以正南方向为零，由南向东向北为负，由南向西向北为正，如太阳在正东方，方位角为 -90 °，在正东北方时，方位为 -135 °，在正西方时方位角为 90°，在正北方时为± 180°。 实际上太阳并不总是东升西落，只有在春秋分两天，太阳是从正东方升，正西方落。在北半球， 从春分到秋分的夏半年中， 太阳从东偏北的方向升 （方位角为 -90 °到 -180 °之间） ，在西偏北的方向落（方位角为 90°到 180°之间） ；而从秋分到下一年春分的冬半年中， 太阳从东偏南的方向升 （方位角为 -90 °到 0°之间） ， 在西偏南的方向落（方位角为 0°到 90°之间） 。 太阳高度角与地面的太阳光强弱密切相关。早晚与中午的光强有很大的差异，原因就在于太阳高度角的不同。在晴天条件下，太阳青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司19 光的强弱与太阳高度角的正弦成正比。 因此了解太阳高度角对分析地面的太阳光强、紫外线的强弱有重要的意义。 正午时（指当地真太阳时的正午。不是北京时间的中午 12 点，也不是地方平时的 12 点 , 而是太阳中心正好在子午线上的时间，也即太阳方位角由负值变为正值的瞬间）太阳高度角是一天中太阳高度角的最大值（除极地部分地区外） ，夏季这个值较大，冬季较小，夏至时最大，冬至时最小。 太阳方位角决定了阳光的入射方向，决定了各个方向的山坡或不同朝向建筑物的采光状况。当太阳高度角很大（比如大于 80°）时，太阳基本上位于天顶附近，这时太阳方位角的影响较小。 日梭万年历所显示的日落太阳方位角，指当地观测者所见的太阳中心正好下落到地平线时太阳的方位。其中已对大气的折射作用所产生的蒙气差（约为 34’ ）作了订正，故日落时实际的太阳中心在地平线以下 34’ 。因日出、日落时的太阳方位可近似地看作是关于正南方对称的，故日出时的方位角近似地可看作与日落时的方位角反号（如日落时为 120°，则日出时约为 -120 °） 。日出日落方位可以作为判断方向的一个可靠依据。太阳高度角简称太阳高度，对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。 太阳 高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要的因素。用 h 来表示这个角度， 它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以 δ 表示，观测地地理纬度用 υ 表示，地方时 ( 时角 ) 以 t 表示，有太阳高度角的计算公式：sin h ＝ sin υ sin δ ＋ sin υ cos δ cos t 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正午时太阳高度角最大。正午时时角为 0，以上公式可以简化为：sin H ＝ sin υ sin δ ＋ sin υ cos δ其中， H表示正午太阳高度角。由两角和与差的三角函数公式，可得 sin H ＝ cos( υ － δ ) 因此，对于北半球而言， H＝ 90°－ ( υ － δ ) ；对于南半球而方， H＝ 90°－ ( δ － υ ) 。青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司20 太阳方位角的计算式为cosA=（ sinh ⊙ sin υ － sin δ ）／ cosh⊙ cosυ我方保证斜单轴跟踪系统各跟踪单元执行机构所接收的控制信号不会由于衰减或外界干扰等因素产生较大偏差。由同一控制信号控制的部件 B 在接收到控制信号后，在相同的时间间隔内转过的角度相互之间偏差不超出± 2.5%范围，以保证整个斜单轴跟踪系统运动的一致性。1） 控制跟踪单元采用国际领先 GPS的卫星定位跟踪方式， 它是凭借同步卫星确定电站地理经纬方位，确定电站所处地理时段，精确控制电站实现跟踪，所以该跟踪技术不受阴雨天气的影响，实现了最高效率的太阳能采集跟踪。该技术填补了国内空白，领先国际水平。原理图如下：1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNumber Revi sionSizeA3Date: 12-S ep-2009 Sheet of File: C:\Docu ments and Setting 桌 面 \sun_power 接 口 面 板 .DDBDrawn ByGNDRX1TX1OSC 113VPP1RA02RA13RA24RA35RA46RA57RB033RB134RB235RB336RB437RB538RB639RB740RE0/ RD8RE1/ WD9RE2/ CS10VSS 12VSS31VDD11VDD32OSC 214RC015RC116RC2 17RC318RC4 23RC524TX/R C6 25RX/R C726RD019RD120RD221RD322RD427RD528RD6 29RD730U1C4GNDGNDVCC+ C3S4LCD_RESTY14.0MC122PC222PGNDR1GNDVCCVPPVPPS5Men uS6UpS7OKS8LeftS9DownS10RighR4R7R5R8R6VCCTXRXR9VCC VCCVCC VCC VCCRB7RB6RB5RB2RB3RB4RB0RB3RB4RB5GND1VCC2VO3RA54RA45RA36RD07RD18RD29RD310RD411RD512RD613RD714RA215RA116RA017VEE18VCC19GND201286 4_LCDU7VCC VCCGNDGNDVCCRS1RA0RA1RA2RA3RA4RA5RA0RA1RA2RA3RA4RA5RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7R1 IN13R2 IN8T1 IN11T2 IN10GND15V+2V6VCC16R1 OUT12R2 OUT9T1 OUT 14T2 OUT7C1+1C1 -3C2+ 4C2 -5U8RXV-V+C1+ C2+C2-C1-TXGND+ C13 + C14 + C15 + C16 + C17C1+ C2+C2-C1- V-V+ GNDGNDVCCVCCVCCTX1RX1RB6RB7S1No/OffS2Auto /Manual S3RESTR2VCCRB0R3VCCRB1RB1S1_1 S2_2C5GNDC6GNDC7GNDC8GNDC9GNDC10GNDC11GNDC12GNDGNDRB2A/MU2TLP521自 动 /手 动R10VCCA/MU3 LeftR11VCCRB3U4 UpR12VCCRB4U5 DownR13VCCRB5U6 Rig htR14VCCRB7GND123J1Debu gGPS全球定位系统应用到时间控制太阳能自动跟踪电站控制中， 可以完美的解决实际其应用中的不足， 使时间控制太阳能自动跟踪电站控制器真正实现全自动定位，免维护， 高可靠性。 GPS定位模块采用台湾生产 HOLUX（ SiRF 第三代高灵敏度、 低耗电量芯片 StarIII ） GPS接收模块、美国原装进口 microchip 单片机（ pic18f2520 ） 、名牌大厂贴片元器件。保证了 GPS定位模块在各种恶劣环境下的稳定性与可靠性。原理图如下：青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司21 显示单元采用 12864 液晶显示模块，通过与主控制器的通讯，显示其工作状态并能设置运行数据。主要有“本地经度纬度” 、 “本地日期时间” 、 “本地方位角数据” 、 “本地高度角数据” 、 “水平仰俯初始角度” 、 “水平仰俯周期时间” 、 “传感器实时数据”显示运行数据部分。通过按键还可以设置运行参数，做到灵活适应各种运行状况，操作简便可靠。原理图如下：1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNumber Revi sionSizeA3Date: 12-S ep-2009 Sheet of File: C:\Docu ments and Setting 桌 面 \sun_power 接 口 面 板 .DDBDrawn ByGNDRX1TX1OSC 113VPP1RA02RA13RA24RA35RA46RA57RB033RB134RB235RB336RB437RB538RB639RB740RE0/ RD8RE1/ WD9RE2/ CS10VSS 12VSS31VDD11VDD 32OSC 214RC015RC116RC217RC3 18RC423RC524TX/R C6 25RX/R C726RD019RD120RD2 21RD322RD427RD528RD629RD7 30U1C4GNDGNDVCC+ C3S4LCD_RESTY14.0MC122PC222PGNDR1GNDVCCVPPVPPS5Men uS6UpS7OKS8LeftS9DownS10RighR4R7R5R8R6VCCTXRXR9VCC VCCVCC VCC VCCRB7RB6RB5RB2RB3RB4RB0RB3RB4RB5GND1VCC2VO3RA54RA45RA36RD07RD18RD29RD310RD411RD512RD613RD714RA215RA116RA017VEE18VCC19GND201286 4_LCDU7VCC VCCGNDGNDVCCRS1RA0RA1RA2RA3RA4RA5RA0RA1RA2RA3RA4RA5RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7R1 IN13R2 IN8T1 IN11T2 IN10GND15V+2V6VCC16R1 OUT12R2 OUT 9T1 OUT14T2 OUT7C1+1C1 -3C2+ 4C2 -5U8RXV-V+C1+ C2+C2-C1-TXGND+ C13 + C14 + C15 + C16 + C17C1+ C2+C2-C1- V-V+ GNDGNDVCCVCCVCCTX1RX1RB6RB7S1No/OffS2Auto /Manual S3RESTR2VCCRB0R3VCCRB1RB1S1_1 S2_2C5GNDC6GNDC7GNDC8GNDC9GNDC10GNDC11GNDC12GNDGNDRB2A/MU2TLP521自 动 /手 动R10VCCA/MU3 LeftR11VCCRB3U4 UpR12VCCRB4U5 DownR13VCCRB5U6 Rig htR14VCCRB7GND123J1Debu g跟踪电站最棘手的难题就是抗风，尤其是大型跟踪电站特别突出，沉重的支架设计与节能的本愿相违背；轻型网架结构采用，在控制跟踪系统中融合抗风理念，青海河南并网光伏电站斜单轴跟踪系统设备采购及安装投标文件 中能华辰集团有限公司22 就迎刃解决了这个难题。此外，还体现在跟踪电站夜返的动作起始、夜返的全过程和夜间的完全待机三段时间区间上，控制系统是将跟踪电站太阳帆摆放在最大抗风水平状态下的。2）执行机构驱动接口电路采用光耦隔离、固态继电器驱动方式。光耦隔离的优势在于减少驱动动作对于主控器的干扰，而采用国际品牌固态继电器驱动可以忽略长时间工作的带来的损耗，更能长时期可靠使用。原理图如下：1 2 3 4 5 6ABCD654