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    太陽能供電系統工程方案
    2019-04-06 441

    一、工程地域太陽能光資源評估方法:


    工程地域太陽能資源的評估方法可以參照氣象局QX/T 89-2008《太陽能資源評估方法》標準進行。該標準規定了表征太陽能資源的太陽總輻射計算方法,太陽能資源評估指標體系及其等級劃分等。主要由總輻射量計算,資源豐富程度評估,資源穩定程度評估三大部分組成:


    (1)太陽能總輻射量:標準規定了日/月/年太陽能總輻射的計算方法,是一個與工程地域緯度(φ)、日地距離(ρ)、日落角度(ω。)、太陽赤緯(δ)、時間周期(T)以及太陽常數(I。)相關的函數:

    jjfa5_1.jpg


    (2) 太陽能豐富程度評估:在標準中規定某地域每年每平方米太陽能輻射總量大于1750千瓦小時為資源最豐富地區,大于1400小于1750千瓦小時為很豐富地區,大于1050小于1400千瓦小時為資源豐富地區,小于1050千瓦小時為資源一般地區。


    (3) 太陽能資源穩定程度評估:標準規定用全年1~12月每月日照時數大于6小時的天數的最大值與最小值之比,當比值小于2時為資源程度穩定,當比值大于2小于4時為比較穩定,當比值大于4時為不穩定。 鑒于上述方法都比較理論化,工程實踐中通常以工程地域全年按月太陽能平均輻射為參考,取最低月份數據設計。將最低月份數據的總輻射量平均到每一天,折算成標準光強(1000W/㎡,AM 1.5)日照射時間(H),用標準光強照射時間換算滿足負載需要最少的太陽能板容量。國家發改委推薦使用的,由中央氣象臺與加拿大RETScreen公司合作完成的全國太陽能輻射數據庫,為我們提供了全國按經緯度劃分各地太陽能輻射等效標準光強日照時間,它參考了過去30年的歷史數據經科學考證完成,對我們有很好的參考價值。



    二、太陽能板的選配方法:


    高速公路監控系統風光互補新能源供電系統的設計實質上是一個監控負載與太陽能板和風機容量的配置過程,正確的配置應該遵循以下幾個基本原則:


    (1) 準確核算監控系統的用電負載,包括攝像機,云臺,光端機(或前端傳輸編碼器),控制器等,確定各個設備的工作時間及控制方法,盡量減少設備用電。要求核算準確度到±2 WH(采用能量核算)。


    (2) 正確評估工程地域的風光資源,可以采用上述介紹的基本方法或直接沿用本公司提供的太陽能工程查表法,風能資源不做主流,僅做補充。


    另外也可以根據能量守恒原理,按下列公式進行核算太陽能板功率:

    Wp = (Nf÷Te÷Si)×Vm×(1+15%)

    其中:

    Nf是負載消耗能量,外場設備耗電的總和,與時間有關,用AH計量;

    Te是工程地域等效標準光強65E5照時間,查詢權威氣象資料獲得;

    Si是控制器的效率,具有MPPT功能時≥90%,無MPPT功能時≤75%);

    Vm是伏安特性曲線上最大功率對應的電壓(12V系統為17.5V,24V系統43V);


    (3) 盡量采用節能控制整體方法,不采用傳統集成方案,選用具有節能控制和蓄能提升的遠端傳輸設備,不要簡單照搬已有的方案和配置。



    一、工程地域風電場風能資源評估方法:


    工程地域風能資源的評估方法應參照國標GB/T 18710-2002《風電場風能資源評估方法》進行,該標準規定了評估風能資源應收集的氣象數據、測風數據的處理及主要參數的計算方法、風功率密度的分級、評估風能資源的參考判據、風能資源評估報告的內容和格式本標準,適用于風電場風能資源評估?;痉譃槿蟛襟E,即:風能資源測量,風能資源評估,得出結論。


    鑒于高速公路的特點,高速公路監控系統供電屬于單點非并網發電,功率比較小,且系統均采用風光互補形式,以太陽能供電為主。另外高速公路沒有條件建設測風塔,無風功率密度資料,風機安裝高度也比較低(一般小于13米),因此要按國家標準來進行風資源評估有很大困難。如何解決這個問題,我們的經驗是借鑒他人的研究成果作為參考,目前每一個省都有氣象部門專門從事風光資源評估工作,他們的研究成果非常值得我們參考。我們已經掌握了十幾個省的相關資料。另外對一些特殊路段(例如較長的大橋)如果需要采用風光能源,在土建期間最好建設測風塔測風獲取風資源參數。最重要的是不論何地在風功率密度3級以下均不宜以風能資源作為外場監控系統的主要能源,僅為補充。


    全國風功率密度分布圖如下:

    jjfa5_2.jpg


    國標規定風功率密度


    風功率密度 等級

    10m 高度

    30m 高度

    50m 高度

    應用于并網 發電

    風功率

    年平均風速

    風功率

    年平均風速

    風功率

    年平均風速

    密度   (W/㎡)

    參考值(m/s)

    密度    (W/㎡)

    參考值(m/s)

    密度    (W/㎡)

    參考值 (m/s)

    1

    < 100

    4.4

    < 160

    5.1

     < 200

    5.6

     

    2

    100~150

    5.1

    160~210

    5.9

    200~300

    6.4

     

    3

    150~200

    5.6

    240~320

    6.5

    300~400

    7

    較好

    4

    200~250

    6

    320~400

    7

    400~500

    7.5

    5

    250~300

    6.4

    400~480

    7.4

    500~600

    8

    很好

    6

    300~400

    7

    480~640

    8.2

    600~800

    8.8

    很好

    7

    400~1000

    9.4

    640~1600

    11

    800~2000

    11.9

    很好


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