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太阳能供电系统工程方案
2019-04-06 441

一、工程地域太阳能光资源评估方法:


工程地域太阳能资源的评估方法可以参照气象局QX/T 89-2008《太阳能资源评估方法》标准进行。该标准规定了表征太阳能资源的太阳总辐射计算方法,太阳能资源评估指标体系及其等级划分等。主要由总辐射量计算,资源丰富程度评估,资源稳定程度评估三大部分组成:


(1)太阳能总辐射量:标准规定了日/月/年太阳能总辐射的计算方法,是一个与工程地域纬度(φ)、日地距离(ρ)、日落角度(ω。)、太阳赤纬(δ)、时间周期(T)以及太阳常数(I。)相关的函数:

jjfa5_1.jpg


(2) 太阳能丰富程度评估:在标准中规定某地域每年每平方米太阳能辐射总量大于1750千瓦小时为资源最丰富地区,大于1400小于1750千瓦小时为很丰富地区,大于1050小于1400千瓦小时为资源丰富地区,小于1050千瓦小时为资源一般地区。


(3) 太阳能资源稳定程度评估:标准规定用全年1~12月每月日照时数大于6小时的天数的最大值与最小值之比,当比值小于2时为资源程度稳定,当比值大于2小于4时为比较稳定,当比值大于4时为不稳定。 鉴于上述方法都比较理论化,工程实践中通常以工程地域全年按月太阳能平均辐射为参考,取最低月份数据设计。将最低月份数据的总辐射量平均到每一天,折算成标准光强(1000W/㎡,AM 1.5)日照射时间(H),用标准光强照射时间换算满足负载需要最少的太阳能板容量。国家发改委推荐使用的,由中央气象台与加拿大RETScreen公司合作完成的全国太阳能辐射数据库,为我们提供了全国按经纬度划分各地太阳能辐射等效标准光强日照时间,它参考了过去30年的历史数据经科学考证完成,对我们有很好的参考价值。



二、太阳能板的选配方法:


高速公路监控系统风光互补新能源供电系统的设计实质上是一个监控负载与太阳能板和风机容量的配置过程,正确的配置应该遵循以下几个基本原则:


(1) 准确核算监控系统的用电负载,包括摄像机,云台,光端机(或前端传输编码器),控制器等,确定各个设备的工作时间及控制方法,尽量减少设备用电。要求核算准确度到±2 WH(采用能量核算)。


(2) 正确评估工程地域的风光资源,可以采用上述介绍的基本方法或直接沿用本公司提供的太阳能工程查表法,风能资源不做主流,仅做补充。


另外也可以根据能量守恒原理,按下列公式进行核算太阳能板功率:

Wp = (Nf÷Te÷Si)×Vm×(1+15%)

其中:

Nf是负载消耗能量,外场设备耗电的总和,与时间有关,用AH计量;

Te是工程地域等效标准光强65E5照时间,查询权威气象资料获得;

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

Vm是伏安特性曲线上最大功率对应的电压(12V系统为17.5V,24V系统43V);


(3) 尽量采用节能控制整体方法,不采用传统集成方案,选用具有节能控制和蓄能提升的远端传输设备,不要简单照搬已有的方案和配置。



一、工程地域风电场风能资源评估方法:


工程地域风能资源的评估方法应参照国标GB/T 18710-2002《风电场风能资源评估方法》进行,该标准规定了评估风能资源应收集的气象数据、测风数据的处理及主要参数的计算方法、风功率密度的分级、评估风能资源的参考判据、风能资源评估报告的内容和格式本标准,适用于风电场风能资源评估。基本分为三大步骤,即:风能资源测量,风能资源评估,得出结论。


鉴于高速公路的特点,高速公路监控系统供电属于单点非并网发电,功率比较小,且系统均采用风光互补形式,以太阳能供电为主。另外高速公路没有条件建设测风塔,无风功率密度资料,风机安装高度也比较低(一般小于13米),因此要按国家标准来进行风资源评估有很大困难。如何解决这个问题,我们的经验是借鉴他人的研究成果作为参考,目前每一个省都有气象部门专门从事风光资源评估工作,他们的研究成果非常值得我们参考。我们已经掌握了十几个省的相关资料。另外对一些特殊路段(例如较长的大桥)如果需要采用风光能源,在土建期间最好建设测风塔测风获取风资源参数。最重要的是不论何地在风功率密度3级以下均不宜以风能资源作为外场监控系统的主要能源,仅为补充。


全国风功率密度分布图如下:

jjfa5_2.jpg


国标规定风功率密度


风功率密度 等级

10m 高度

30m 高度

50m 高度

应用于并网 发电

风功率

年平均风速

风功率

年平均风速

风功率

年平均风速

密度   (W/㎡)

参考值(m/s)

密度    (W/㎡)

参考值(m/s)

密度    (W/㎡)

参考值 (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

较好

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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