高速公路机电设备太阳能供电系统介绍

APPLlC， lo [匣用票倒 ] 近年来．高速公路的建设在华夏大地方兴未艾 100 各地交通建设及管理部门在提高高速公路的科技含量 及人文化管理方面大做 文章。为了提高高速公路管理 的智能化，公路沿线往往配备现代化的通讯及监测系 统，为道路的使用者提供优质的运营环境。而这些设 备的供电问题成为公路的建设者及管理者要考虑的重 要问题之一。 传统的供电 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是由电网供电。随着高速公路的延 伸，电网管线敷设沿公路方向延伸．在公路的路基建设 阶段就由建设者在地下敷设管道．在机电设备的安装用 电处建设管线井，由井内向设备接出电源线，为设备供 电。但是这种方法存在不可避 程量巨大．工程费用极高 2随 损耗严重．为此还得在公路沿线 不仅增加了配电费用，而且由于里 很大的安全隐患；3．电网的运营 高速公路机电设备安装的随机性 的不方便。 基于以上电网供 电所存在自 能光伏电池供电系统，为高速公f 供极大的便利。太阳能供电系统 相比，有以下特点： CPSE第十二届安博会 (2009 ll卜4深圳会展中心) www cpse com cN 维普资讯 http://www.cqvip.com ◆ 太阳能是新型环保能源 太阳能能源是保护生态环境的清洁能源和可再生 能源，采用太阳能供电可以逐渐减少和替代化石能源的 使用，是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的 重大 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。 ◆ 初期投入大大低于市电供电系统 太阳能供电系统是一种独立的系统，可根据需要任 意安装，不需要有线系统支持。避免了市 电供 电系统需 要铺设动力电缆、建立变电箱 (站)等基建工程费用。经 过计算，采用太阳能供电系统的投资费用大大低于市电 供电系统投资费用。 ◆ 运行费用低 太阳能供电系统是由太阳能光伏发电供电，不需要 向供电部门支付电费。目前，随着我国太阳能光伏电池 生产原材料及技术手段的提高和生产成本的降低，太阳 能供电已经在通讯、民用、交通等领域大量安装使用。 系统只需一次安装，基本不需日常维护。而由电网供电除 了要向电力部门缴纳高额费用外，日常维护保养也是必 须的。 ◆ 低压供电，使用安全 太 阳能供 电系统 是低 压 直 流供 电 (D C 1 2 V或 DC24V)，在国际 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的安全 电压 (AC36V DC50V)以 下，可保证人畜的绝对安全，避免了市电供电时的触电事 故等安全隐患。 ◆ 为安全行车提供保障 太阳能供 电系统的安装灵活方便 ，只要在阳光充足 的地方就可根据需要任意设置。可将太阳电池板安装在 云台高杆上，不占用土地、不需铺设电缆，可以做到无人 值守。 ◆ 使用寿命长、维护费用低 太阳能供 电系统综合使用寿命可达1 0年。其中，太 阳能光伏组件的使用寿命20年，免维护蓄电池使用寿命 10年。即便是电池使用寿命到了不能使用的时候 ，只需 更换电池，更换费用很低。 APPLlCATloH 应用 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 一 、 太阳能供 电系统与市电供电系 统的投资概算 高速公路机电设备的安装相对离散，但是每相邻 两个设备的距离又不是很远，例如某些外场摄像机的 安装距离在两公里左右，而这些系统的工作功率又不是 很大 ，如果采用电网供电，除了要人工开挖土方进行管 线敷设 ，还要建立变电箱站。按照国家规定，直埋电缆 必须为铠装电缆，每公里16mm 电缆的成本价格为三万 元，工程费用为每公里两万元左右，仅这些初期必需投 资费用就在五万元，再加上一些变电设备的投资费用，其 投资费用远远大于五万元每公里。特别是已建成的高速 公路上增加新的用电设备时需要开挖路面，给施工造成 极大的不便。 太阳能供电系统解决了所有由电网供电系统带来的 不便，同时，它的初期安装的投资也低于电网投资费用。 而由电网供电除了要向电力部门缴纳高额费用外，日常 维护保养也是必须的。 二、太阳能供电系统介绍 太阳能供电系统的基本原则是 ”高科技含量、低经 济成本、高可靠性能、自动运行、无人值守 。 供 电系统的设计人员要根据当地气象资料及地理 资料、用电系统的最大工作功率等进行供电系统的详 细设计。我国北方及中部大部分地区地处暖温半干旱气 一 候，四季分明，曰照充足，年平均日照及太阳辐射年总量 101 较高，十分适合太阳能光伏供电系统的建设。 L 太阳能供电系统由太阳能光伏电池组件、充放 电控 制器、逆变器、蓄电池等组成。 太阳能电池组件作为一种电源，能够为各种直流及 交流负载进行供电。由于太阳能电池组件的特有属性． 其输出的电压相对比较稳定，但是随着太阳光强度的变 化输出电流在不停的变化。因此我们一般不能直接给负 载进行供电。另外，太阳能电池组件在夜间没有功率输 出，所以一般太阳能系统都需要配备蓄电池作为能量存 CPSE第 t 二届安博会 (2009 11．卜4深圳会艘中心) www．cpse COrn cn 维普资讯 http://www.cqvip.com APPLIC TIo 应用案觑L， 储的场所。 下图是太阳能系统的安装示意图 三、太阳能供电系统设备构成 太阳能供 电系统是由太阳能电池在光照时发出电 能，供给负载使用，除了太阳能电池外，还需要一整套配 套系统才能正常工作。 ◆ 太阳能电池方阵 太阳能电池方阵由若干个电池组件按～定方式组 装在一起，并且由固定的支撑结构而构成直流发电单 兀 。 太阳能电池方阵应牢固的固定在支架上，方阵支架 要有足够的强度和刚度，在多盐雾和潮湿地区支架要采 用耐腐蚀的材料。 较大型的太阳能电池方阵还要配置电缆、防反充二 极管和旁路二极管以及内装避雷器的分接线盒和总接 l 线盒等。 10 。 2 有时为了防止鸟类的排泄物沾污方阵表面而引起 ”热斑效应”，还要在电池方阵顶端安装驱乌装置。 独立太阳能供电系统一般用蓄电池做储能装置，所 以方阵的工作电压常设计成与蓄电池的标称电压相一 致，如6V、12V、24V、86V、48V等。 对于较大的太阳能供电系统或并网太阳能供电系 统，方阵的工作电压常用110V或220V等。 对于电压等级更高的太阳能供电电站系统．可以采 取更高的电压。 采用多少太阳能电池组件组成方阵、太阳能电池组 件之间如何连接等需要根据负载来确定。 通常按照负载的功率要求来决定太阳能电池组件 的数量，具体数量要根据系统的优化设计计算得出。 太阳能电池组件的连接方法要根据系统电压的要 求来决定串并联的方式。 太阳能电池组件连接的原则是： (1)将工作电流相近的组件串联在一起 条个组件上并接防旁路二极管。 (2)将工作电压相近的组件并联在一起 条并联电路上串接防反充二极管。 最好在每 最好在每 (3)尽量考虑组件间的连接线最短。 (4)在串并联数目较多时，最好采用混合式连接 法。 ◆ 储能装置 太阳能发电不是连续的，通常与负载的用电规律不 相符合，因此需要配置储能装置，将太阳能电池组件在 有日照时发出的多余电能储存起来，在晚间或阴雨天使 用。 最常用的储能装置是蓄电池．也有采用其他形式 的，如：并网太阳能供 电系统是将电能储存在电网中，光 伏水泵常用水箱作为储能装置。 在太阳能供电系统中，蓄电池处于浮充放状态，白 天日照量大，除了供给负载用电外，多余的电能给蓄电池 充电，夜间无日照时，负载耗电需要动用蓄电池储存的能 量。 蓄电池的自放电要小，充电效率要高。 目前最常用的是铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池。 (1)铅酸蓄电池的电压 铅酸蓄电池每格 的标称 电压是2V，实际 电压随充 放电的情况而变化，充电结束时电压有2．5一一2．7V 以 后缓慢降到2 05V左右的稳定状态。放电时，电压缓慢下 降，低于1．7V时便不能再继续放电，否则会损坏蓄电池 的极板。 (2)标称容量 (Ah) 蓄电池在出厂时规定的该蓄电池在一定的放电电流 CPSE第十二届安博会 (2009．11．1—4深圳会展中心) www cpse com cn 维普资讯 http://www.cqvip.com 和一定的使用温度下，单格电池的电压降到规定值 时所 能提供的电量。 蓄电池的容量与放电率有关，放电电流越大，蓄电 池的容量越小，通常的标称容量是指20小时放电率的容 量。 铅酸蓄电池的电解液的温度对蓄电池的容量有影 响，温度高时．电解液的粘度下降，电阻减小，扩散速度 增大．电池的化学反应速度加强，从而使容量增加。铅 酸蓄电池的使用温度范围为-40。c～+40。c。 使用蓄电池时，电池所储存的能量不能全部放出， 否则会对蓄电池造成损坏，在设计时通常放电深度取 0．2-0．8 四、防反充二极管 防反充二极管的作用是避免由于太阳电池方阵在 阴雨天和夜晚不发电或出现故障时，蓄电池通过方阵放 电。它串联在太阳能电池方阵的电路 中，起单向导通的 作用。 防反充二极管要求能够承受足够大的电流，而且正 向电压降要小，反向饱和电流要小。一般可选用合适的 整流二极管。 五、控制器 控制器是对光伏发电系统进行管理和控制的设 备，在小型太阳能供 电系统中主要起到防止蓄电池过放 电和过充电的作用。在大型太阳能供 电系统中．控制器 担负着平衡、管理太阳能供电系统的能量、保护蓄电池 及整个太阳能供 电系统正常工作和显示系统的工作状态 等重要作用。控制器具备以下功能： 1．蓄电池充放电管理和最优充电控制； 2 设备保护，如防止太阳电池方阵及蓄电池极性 接反 内部短路以及防止由于雷击引起的击穿保护等 3．太阳能供电系统工作状态显示 4 太阳能供电系统数据及信息寄存储 5．太阳能供电系统故障报警 APPLICATIoH 鲫 案例 6．太阳能供电系统遥测、遥控、遥信等。 六、逆变器 逆变器是将直流电能转变成交流电能以供给负载 使用的一种转换装置，它是整流器的逆向变换功能器 件。太阳能供电系统为交流负载供电时，都要使用逆变 器 。 方波逆变器输出的交流电压波形为方波，线路简 单，价格便宜，维护方便；缺点是含有高次谐波．在变压 器等负载中会产生附加损耗 ．对通讯设备有干扰。 正弦波逆变器综合技术性能好．效率高 ，失真度 低 ，对通讯设备没有干扰，噪声小；缺点是线路比较复 杂，维护技术要求高，价格较高。 太阳能光伏发电是目前世界上新兴的一种能源， 在高速公路上的应用为太阳能供电技术的应用开辟了新 的领域，也使高速公路成为科技的、绿色的、环保的、智 能的高速公路。 CPSE第十二届安博会 (2009 11卜4深圳会展中心) www．cpsetom cn 广一 103 L 维普资讯 http://www.cqvip.com