太阳能浮标系统技术方案(提交)

太阳能浮标供电系统方案湖南红太阳光电科技有限公司2012-10-111 1. 项目概况系统为浮标独立供电系统，由太阳能光伏组件、控制器、蓄电池等部件组成。1.1 系统要求1)系统直流母线 24V，负载电流最大 22.2A。2)负载额定功率 80W，待机功率 20W，每天工作 12次，每次工作 40分 钟 ， 15分钟额定功率工作， 25分钟待机工作，蓄电池自给天数 15天。3)所有器件满足在浮船上工作，防水防潮。4)有通讯端口，能够将新能源发电的信息传送回主机端。5)有市电充电接口。1.2 系统工作环境系统安装地点为武汉市的一个湖泊， 下表为武汉市近 22 年逐月平均气象特征数据，其中月均总辐射量为推算值，数据来源：美国 NASA能源网。Monthly Averaged Insolation Incident On A Horizontal Surface (kWh/m 2/day) 武汉水平面每月峰值日照时数月 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 年平均值AVG 2.57 2.76 3.24 4.05 4.48 4.63 4.92 4.73 4.05 3.15 2.89 2.52 3.67 OPT 3.45 3.22 3.41 4.03 4.46 4.61 4.89 4.74 4.21 3.59 3.81 3.66 4.01 本方案采用美国 NASA能源网提供数据进行推算，武汉市年均标准太阳辐射量1339.55KWh/m2，同时计算出武汉市区平均光照时间为 3.67 小时。以上数据作为本方案设计依据 . 2、光伏系统设计方案本系统是独立光伏系统，主要由太阳能电池组件、光伏控制器、储能胶体蓄电池、配电箱、配套支架和连接电缆等组成，系统基本结构如下图所示。2 光伏控制器蓄电池客户负载系统结构图系统的主要组成设备如下表所示：系统组成设备序号 名称 规格 数量1 单晶硅电池组件 100W/18V 8 块2 光伏控制器 24V-30A 1 个3 光伏电缆 4mm2 1 套4 蓄电池 CN-800AH（ 2v/800Ah ） 12 5 配电柜 1 个3、参数计算3.1 负载计算系统负载为两台设备，每台设备每天工作 12 次，每次 40 分钟，其中 15 分钟满功率 80W 工作， 25 分钟低功耗 20W， 待机功率为 5W。计算可以得到系统每天的功耗为 840Wh。负载负载功率 负载数量 合计功率 每日工作时间 每日耗电 /Wh 80W 2 160 3 480 20W 2 40 5 200 5W 2 10 16 160 合计 24 840 3.2 蓄电池容量计算客户要求系统自给天数为 15 天，计算出蓄电池需要的容量为 845Ah。3.3 光伏发电量3 系统设计中确定组件为 8 块，每块组件功率为 100W，组件部分容量为 800W，武汉地区日平均峰值日照时间为 3.67 小时。计算平均一年中每个月平均每天的发电量如下表所示：每月日均发电量月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均峰值时间 2.57 2.76 3.24 4.05 4.48 4.63 4.92 4.73 4.05 3.15 2.89 2.52 3.67 发电量 Wh 1850 1987 2332 2916 3225 3333 3542 3405 2916 2268 2080 1814 2642 4、设备选型4.1 蓄电池选型根据市场提供的各种蓄电池规格参数和客户提供的蓄电池安装空间，本次设计中采用 2V/800Ah 的蓄电池，尺寸可以刚好安装在封闭的船舱底部。蓄电池基本规格容量如下表所示：型号 额定电压 额定容量 长 宽 高 重量CN-800 2V 800Ah/10hr 383mm 171mm 330mm 50kg 4.2 组件选型根据船身的预留空间以及光伏系统的实际情况，系统选择 48所红太阳新能源公司生产的 100W/18V组件，组件基本参数如下：组件具体参数4.3 控制器选型组件 参数功率 100W 峰值电压 18V 峰值电流 5.56A 组件规格（长 × 宽） 1196× 541mm 重量 7.8kg 4 客户要求系统稳定高效，带有 485或者 232的通讯功能，独立光伏系统直流电压24V，最大充电电流 22.2A，选择型号为 WS10-24-N00 太阳能充电控制器，控制器直流电压 24V，最大充电电流 30A。控制器具体参数产品型号 WS10-24-N00 蓄电池额定电压 24V 光伏额定输入功率 1kW 浮充电压点 29V 最大开路电压 50V 显示方式 LCD 静态电流 ≤ 20mA 工作温 /湿度范围 -20～ +55℃ /35～ 85%RH （但无结露）通信功能（可选） 可选 RS232 、 RS485、 RJ45、 GPRS 温度补偿功能（可选） -4mV/ ℃ /2V ,– 35℃～ +80℃ , 精度：± 1℃参考尺寸（长×宽×高） 440× 300× 170mm 参考重量 8 kg 5、系统安装5.1 组件安装组件峰值电压为 18V， 蓄电池直流电压 24V， 8 块组件采用 2 串 4 并的连接方式，组件平铺安装在船上的支架之上，安装效果如下图所示。注：顶部放置 2 块组件版，船头船尾放置 3 块5.2 蓄电池安装5 船舱的蓄电池安装有两个空间，其中船头为 650*660(长 * 宽 )，船尾的空间为1280*660(长 * 宽 )。 蓄电池有 12 节， 在船头安装 3*1 节蓄电池， 在船尾安装 3*3 节蓄电池，其中船尾定做三个小型蓄电池支架，依次安装三个蓄电池。6、系统校对与核算系统组件设计容量为 800W，蓄电池容量 800Ah，日负载 840W。蓄电池有效能量为 11.923kWh，无负载状态充满蓄电池需要的连续光照时间为4.29 天，在系统工作条件下，充满蓄电池需要的连续光照时间为 7 天，蓄电池充满状态下可供负载用电 14.2 天。蓄电池充满需连续日照天数平均 夏季最高 冬季最低7 天 3.85 天 10.14 天本系统设计采用的组件理论上平均每天的光伏发电量为 2642Wh， 平均可供负载3.15 天的损耗， 在夏季发电高峰可供负载 4.22 天的损耗， 冬季发电低谷可供负载 2.16天的损耗。平均 夏季最高 冬季最低日发电量 /负载 3.15 天 4.22 天 2.16 天月日照需求 9.5 天 7 天 14 天从表中可以发现，满足用户负载用电损耗的情况下，冬季每月的日照时间不能少于 14 天，夏季每月日照时间不能少于 7 天，全年每月平均日照时间不能少于 106 天。武汉市 22 年平均每月降雨天数月份 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月降雨日數 ( 天 ) 8 10 13 14 13 12 11 9 9 10 9 7 上表为武汉市近 20 年每月降雨天数， 冬季最大降雨天数为 9 天， 因此若冬季阴天数少于 7 天，则系统是可以稳定持续工作。