光伏發(fā)電系統(tǒng)在高速公路顯示屏中應用方案

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)在高速公路顯示屏中應用方案1.項目概況1.1項目背景及意義 本項目擬先設計一個獨立系統(tǒng)，安裝在高速公路顯示屏路邊，用于演示光伏發(fā)電系統(tǒng)在高速公路顯示屏中應用的情況，為日后大面積推廣提供參考。1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求 本項目設計一個3kWp的小型系統(tǒng)，平均每天發(fā)電45kWh,可供一個0.7kW的負載工作65小時。可以滿足高速公路顯示屏正常用電的需要。2.系統(tǒng)方案2.1現場資源和環(huán)境條件 石家莊位于北緯38.03；東經114.26。 石家莊年總降水量為401.1-752.0毫米。其中西部山區(qū)雨量為628.4-752.0毫米；其它地區(qū)為401.1-595.9毫米。冬季常降大雪，總雪量為1

2、9.2-26.8毫米。春季降水偏少，總雨量為11.0-41.7毫米。夏季雨量分布不均，降雨量為234.9-516.4毫米。年總日照時數為1916.4-2571.2小時，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。2.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理太陽能光伏發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式, 基本原理是光生伏特效應原理, 也就是當太陽光照射在某些特殊材料上, 會引起材料中電子的移動, 形成電勢差, 從而由太陽光能直接轉換為電能。這其中的特殊材料也就是光伏發(fā)電的的最基本元件被稱為太陽電池半導體, 即太陽能電池(片), 它包括有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器、控制器等幾大

3、部分組成, 由這些電子元器件構成的系統(tǒng), 安裝維護簡便, 運行穩(wěn)定可靠。白天太陽能電池組件將太陽輻射出的光線轉變?yōu)殡娔? 儲存在蓄電池里, 在夜間或需要時, 從蓄電池里將電能釋放出來, 用于照明和其他用途。太陽能電池組件是發(fā)電設備, 蓄電池是儲能設備, 控制器、逆變器是充放電控制保護和直交流變換設備。2.3太陽能光伏發(fā)電主要部件(1) 太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。(2) 太陽能控制器：太陽能控制器的作

4、用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項 。(3)蓄電池：一般為膠體電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 (4) 逆變器： 在很多場合，都需要提供220VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出，為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用

5、多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。2.4太陽能光伏發(fā)電原理圖 2.5顯示屏耗電量的一般情況 顯示屏平均每平米功率為50W，顯示屏大小約12米*1.2米=14.4平米，總功率約720W，啟動功率約2300W，使用24h的耗電量約為18kW·h（以lkW·h即為通常所說的1度電）。 2.6配置方案太陽能組件功率200W（21V,7.1A）數量50片連接方式4串12并控制器充電電壓120V最大電流80A數量3逆變器規(guī)格48V，3KW，輸出電壓：220V AC，50HZ數量1蓄電池規(guī)格3000AH，2V數量

6、（節(jié)）24連接方式24串 2.6.1電池組件本系統(tǒng)擬采用保定嘉盛光電科技有限公司生產的SF-200多晶硅電池組件。保定嘉盛光電科技有限公司（產品商標為“Gain Solar”）（簡稱“嘉盛光電”）成立于2007年，英利集團旗下全資子公司，是一家全球領先的光伏離網系統(tǒng)及產品制造商。 嘉盛光電前身為英利集團離網組件車間，經過多年發(fā)展，公司產品及服務覆蓋離網組件、全玻組件（BIPV）、獨立系統(tǒng)和應用產品。憑借集團大平臺優(yōu)勢，以及自身實力的快速提升，嘉盛光電2012年實現銷售收入2.2億元人民幣，銷售渠道覆蓋全國主要省市，并借助集團海外分支機構在全球開展銷售業(yè)務。嘉盛光電致力于為客戶提供高品質的光伏離

7、網系統(tǒng)及產品，公司通過了ISO9001質量管理體系認證，TUV、 UL、 CE、 CQC、 RoHS 和鑒衡金太陽認證等產品認證。該太陽能電池片轉換效率高，表面玻璃為高透光低鐵鋼化玻璃，邊框材料為輕質電鍍鋁合金。 SF-200多晶硅電池組件性能 SF-200多晶硅太陽能電池的機械特性（僅供參考） 2.6.2充電控制器控制器參數型號（昊升）WS100-120蓄電池額定電壓48 V太陽能額定功率4 000W卸載開始電壓（出廠值）145 V卸載控制方式PWM脈寬調制顯示方式LED指示/外置顯示顯示內容待機指示燈、充電循環(huán)指示燈、錯誤指示燈、充電電流指示燈工作溫濕度范圍-20+55/3585%RH（但

8、無結露）靜態(tài)電流30 mA溫度補償（可選）-4mV/2V ,35-+80 ,精度：±1通信方式（可選）外接為了更好的服務于客戶，我公司可根據客戶要求調整和配置參數。性能特點1. 數字化設計，結構簡單，功能強大，穩(wěn)定可靠；2. 卸載采用無觸點功率器件，壽命長；3. 具有防過充、防反接、開路、太陽能防反充、防雷等完善的保護功能；4. 高性能控制器卸載方式采用高頻PWM方式，實現限壓控制，保證最佳的充電效果； 5. 外接顯示設備，直觀清楚可見。 2.6.3逆變器性能參數型號（昊升）HS3000-48-220額定蓄電池電壓48VDC額定輸出電壓220 VAC輸出頻率50±0.05

9、Hz空載電流0.9A輸出波形純正弦波過載能力120% 1分鐘 , 150% 10秒 逆變效率94%波形失真率3動態(tài)響應5%噪音40dB絕緣強度1500VAC , 1分鐘工作溫濕度范圍-20+55/3585%RH（但無結露）使用海拔4000m為了更好的服務于客戶，我公司可根據客戶要求調整和配置參數。性能特點1. 數字化設計，結構簡單，功能強大，穩(wěn)定可靠；2. 采用環(huán)形隔離變壓器空載損耗，逆變效率高；3.   純正弦波，自動穩(wěn)壓、穩(wěn)頻輸出，波形失真率3%；4.   較強的過載能力，120%過載可正常工作1分鐘；150%過載可正常工作10秒鐘；5. 高可靠性；高穩(wěn)定性；高抗震動性

10、；低噪聲，噪音40dB；6. 輸入輸出回路完全隔離設計，提高了產品的運行穩(wěn)定性；7. 具有過壓、欠壓、過載、過熱、短路、防雷等完善的保護功能和報警提示功能；8. 市電切換功能，保證了負載工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 2.6.4蓄電池 蓄電池采用藍天膠體蓄電池。天津藍天電源公司是由中國電子科技集團公司第十八研究所投資設立，是集研究、開發(fā)、設計、生產、商貿、投資于一體的綜合性高科技公司，公司注冊資本17723萬元。其投資主體和技術依托單位中國電子科技集團公司第十八研究所是中國成立時間最早、規(guī)模最大、專業(yè)覆蓋面最廣、技術實力雄厚的化學和物力電源研究所，公司擁有多項領先技術和國際競爭力的產品，產品性能優(yōu)良、

11、質量可靠，目前為止研制和生產了30多個系列，500多個品種規(guī)格的電池及相關產品。技術參數電池型號（藍天）額定電壓（V）容量（AH）外形尺寸重量（KG）長寬高總高CNJ-300023000712352341359193.5性能特性 1. 采用適合的正負極合金配方，使電池更加適合深度充放電循環(huán)的使用特點。 2. 膠體電解液的設計，有效地抑制AGM閥控鉛酸蓄電池中無法避免的電解液分層現象，并能夠更好地抑制活性物質的脫落和極板的硫酸鹽化現象，從而延緩了電池在使用過程中的性能衰降，改善了電池的深充放循環(huán)壽命。 3. 自放電小，使電池具有更長的擱置壽命，減少存放期間電池維護的頻度和工作量。 4. 浮充電壓

12、低，浮充電流小，電池充電效率高；充電接受能力好，欠充電恢復能力強。 5. 生產中嚴格的一致性工藝要求，使電池個體間的差異縮小；電池容量、開路電壓及自放電三道參數的匹配，使電池組中的個體特性曲線更加一致，整體性能更加優(yōu)異。 6. 氧循環(huán)優(yōu)于普通的電解液電池，失水少，延長了電池的使用壽命。 7. 凝膠電解液方式的設計以及內嵌銅芯極柱組合式使得電池安全性進一步提高，電解液滲漏的可能性進一步降低。 8. 電池的電解質采用含有二氧化硅的膠體物質，呈凝膠狀態(tài)，不流動；膠體注入時為稀溶膠狀態(tài)，親水性好，分散均勻，可充滿電池內所有空間。電池在高溫及過充電的情況下，耐過充電能力強，不易出現干涸現象，膠體電池熱容

13、量大，散熱性好，不易產生熱失控現象，電池可在較為惡劣的環(huán)境下工作。3.工程費用概算種類規(guī)格數量單價合計太陽能電池板200W50片1200元60000元太陽能專用電池2V3000AH24塊5250元144000元逆變器48V-220V1個11000元11000元控制器48V3個10000元30000元支架3米，5米立桿（200*200*3方桿），各3根；6米、7米橫桿共6根，1.5米左右橫稱100根，2*0.75米光板支架50套；地籠400*400*1000mm6套；3套31000元電池支架3000Ah2460014400元電纜（青蝎）支路2.5mm；總線25mm600+67米3+1008500

14、元合計298900元4.經濟和社會效應獨立系統(tǒng):它由太陽能電池采集陽光，轉化為電能，通過控制和逆變設備，把直流電轉換成目前家庭通用的220V交流電。目前采用高性的膠體蓄電池作為儲能裝置，有可有效地為業(yè)主在任意時間連續(xù)提供電力。它的配置主要包括:太陽能電池板(光伏組件),控制器,逆變器等設備,主要應用于與國家電網離得比較遠的高速公路顯示屏,比如,在一些山區(qū),林地或離城市較遠的郊區(qū).這種高速公路顯示屏由于配高低壓電線和安裝成本昂貴(包括輸電線路,電線竿/電塔安裝),比較適合安裝太陽能獨立系統(tǒng).1.優(yōu)勢特點 1. 使用壽命長,無需專人維護.其中太陽能電池壽命長達25年以上. 2. 自給自足，蓄電池作

15、為蓄能裝置，把白天太陽能電池收集的電能儲存起來，方便業(yè)主使用，陰雨天氣,可按用戶要求連續(xù)供電(3-10天); 3. 一次投資,終身受益,太陽能清潔無輻射,無污染. 4. 綠色能源,安全環(huán)保.間接地減少對大氣二氧化碳等溫室氣體的排放。 5. 安全可靠、無噪聲、無污染、能量隨處可得，不受地域限制 6. 無須消耗燃料，無機械轉動部件, 無須另外架輸電線路，可以按照業(yè)主的要求，方便地與任意地面或建筑物相接合. 7. 建造的周期很短，實際建造時間按規(guī)模大小來算。 8. 不破壞建筑的外觀。太陽能電池板一般安裝在傾斜面，不會破壞原有建筑外觀，甚至有時會增加其建筑的美感。2.減排效果:光伏發(fā)電屬于清潔可再生能源，無論從能源角度，還是從環(huán)境角度，都是未來發(fā)展的重點，光伏離網發(fā)電的推廣應用，無疑會帶來良好的環(huán)境效益。每KWh電耗煤：目前我國發(fā)電耗煤為平均390g標煤/KWh (能源基礎數據匯編，國家計委能源所，1999。1,p16)按照EPIA的估計，光伏發(fā)電取代柴油發(fā)電機的CO2減排效果為1Kg/KWh; 光伏并網發(fā)電的平均減排效果