蘇州市太陽(yáng)能公交車站建設(shè)可行性研究報(bào)告

PAGEPAGE7蘇州太陽(yáng)能公交車站建設(shè)可行性研究報(bào)告摘要世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和環(huán)境污染致使新能源的應(yīng)用成為熱點(diǎn)，而太陽(yáng)能憑借其清潔、可再生、分布廣等優(yōu)勢(shì)獲得了普遍關(guān)注。目前，北京、三亞和杭州等城市已建成太陽(yáng)能示范公交車站，投入使用后照明效果好、亮度高、節(jié)能多、污染小。據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)研究，蘇州用電形勢(shì)極為嚴(yán)峻，因而為了緩解蘇州地區(qū)電力緊張的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電力、生態(tài)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能公交車站具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)蘇州太陽(yáng)能公交車站建設(shè)的可行性進(jìn)行了深入調(diào)查研究和分析。首先，闡述了蘇州建設(shè)太陽(yáng)能公交車站的必要性和蘇州地區(qū)現(xiàn)有的太陽(yáng)能資源。其次，基于實(shí)際調(diào)查的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出了總體的方案。接著，就著現(xiàn)有的具體數(shù)據(jù)，深入探討設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)備選型。最后展望蘇州太陽(yáng)能公交車站建設(shè)的前景。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能、公交車站、蓄電池、控制器、LED、太陽(yáng)能電池正文一、項(xiàng)目必要性和蘇州太陽(yáng)能資源1．項(xiàng)目必要性1.1普通公交站臺(tái)能耗嚴(yán)重常見(jiàn)的公交站臺(tái)，包括雨篷、座椅、站牌及廣告燈箱等設(shè)備。內(nèi)照明廣告燈箱尺寸一般為3.2×1.6米，配置56瓦日光燈15支，若以每晚照明8小時(shí)，工商電價(jià)1.1元／度計(jì)算，一個(gè)廣告燈箱一年耗電2452.8度，需花電費(fèi)2698元。蘇州中心城區(qū)共有411個(gè)公交站臺(tái)，常規(guī)公交站保用年限以10年計(jì)，共耗電1008萬(wàn)度，需花費(fèi)1109萬(wàn)元。其他問(wèn)題為了保證車站的正常運(yùn)作，普通公交車站必須配有專門的電氣設(shè)施并鋪設(shè)供電線路，這間接造成了投資的大量增加。一些偏遠(yuǎn)路段的公交車站也因此沒(méi)有任何照明設(shè)備，這對(duì)市民的夜間出行造成了極大的不便并且存在著潛在的人身危險(xiǎn)。個(gè)別城市還因廣告牌接觸不良漏電，造成了不必要的人員傷亡。2008年蘇州市全社會(huì)用電量達(dá)到848.42億千瓦時(shí)，在全國(guó)城市中僅次于上海，位居第二，網(wǎng)供最高負(fù)荷在全國(guó)地級(jí)市中位列第一，用電形勢(shì)極為緊張。沿路公交車站廣告燈箱的照明用電經(jīng)常被停掉，導(dǎo)致客戶與廣告公司糾紛不斷，影響了蘇州經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展。太陽(yáng)能公交車站的優(yōu)勢(shì)及必要性1、太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的自然能源，使用過(guò)程中無(wú)污染、清潔、可靠。2、安裝簡(jiǎn)便且運(yùn)用靈活，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求采用不同數(shù)量的太陽(yáng)電池組件以滿足實(shí)際工作需要；3、太陽(yáng)能公交車站作為獨(dú)立單位，無(wú)須市電網(wǎng)進(jìn)線，故而省略很多環(huán)節(jié)，安裝后可即刻開(kāi)通使用。4、安全性能穩(wěn)定的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)電壓為12V低壓電源，避免了市電220V供電因接觸不良時(shí)的漏電、觸電事故。5、單、多晶硅太陽(yáng)能電池組件能抗冰雹沖擊，并在高低溫劇變的環(huán)境下使用，在使用期間內(nèi)無(wú)須維護(hù)，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠。2.蘇州太陽(yáng)能資源通過(guò)查找資料，按接受太陽(yáng)能輻射量的大小，全國(guó)大致上可分為五類地區(qū)，如圖1.2.1所示。從圖中可看出蘇州處于第四類地區(qū)：該區(qū)域全年日照時(shí)數(shù)為1400～2200h，年輻射量在4190～5020MJ/m2圖1.2.1蘇州全年太陽(yáng)總輻射4605.55兆焦/平方米，日平均太陽(yáng)輻射為12.62兆焦/平方米，其中7月份日平均太陽(yáng)輻射最多，達(dá)到17.17兆焦/平方米；1月份最少，為7.05兆焦/平方米。全年日照時(shí)數(shù)1829小時(shí)，年日照率為42%。圖2-2為蘇州1-12月日平均太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)圖。圖1.2.2蘇州1-12月日平均太陽(yáng)輻射分布二．總體設(shè)計(jì)方案本項(xiàng)目提出了一種太陽(yáng)能公交車站方案，旨在利用太陽(yáng)能配合環(huán)保高效的固態(tài)電光源（LED），形成具有節(jié)能、環(huán)保、綠色的新型公交站臺(tái)，整個(gè)系統(tǒng)如圖3-1所示。太陽(yáng)能公交站臺(tái)由雨篷、座椅、太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池及LED廣告燈箱、LED指示站牌及信息提示牌等部件組成。LED指示站牌信息提示牌LED指示站牌信息提示牌圖2.1太陽(yáng)能公交車站示意圖太陽(yáng)能電池密封組件以一定的傾角固定在雨篷上，與太陽(yáng)能電池組件相連接的控制器，及與控制器相連接的蓄電池共同安裝在一個(gè)箱體內(nèi)，此箱體由金屬材料構(gòu)成且固定在所述的座椅下面。箱體外殼設(shè)置有通風(fēng)散熱設(shè)施，這種通風(fēng)散熱設(shè)施可以是多孔結(jié)構(gòu)，也可以是百葉窗式，一方面避免箱體內(nèi)溫度過(guò)高，另一方面起到擋風(fēng)避雨的作用，使蓄電池和控制器免遭損傷。LED廣告箱、LED指示站牌及信息指示牌分別與所述的控制器相連接。天氣晴好時(shí)，太陽(yáng)能電池組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，一方面通過(guò)控制器將直接送入LED廣告箱、LED指示站牌及信息指示牌，從而發(fā)揮照明、指示公交線路及提示信息等多種功能，如有需要還可通過(guò)AC/DC逆變器為交流負(fù)載提供電能。另一方面也可通過(guò)控制器將多余的電能送入蓄電池內(nèi)貯存起來(lái)，提供夜間所需的電能。圖3-2為系統(tǒng)原理圖。圖2.2系統(tǒng)原理圖此外，為了保證整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，在控制器中設(shè)置了蓄電池運(yùn)行保護(hù)線路、超負(fù)載保護(hù)線路及開(kāi)關(guān)控制線路。從而使整個(gè)公交站臺(tái)系統(tǒng)具有夜間防反充電、蓄電池過(guò)充電和過(guò)放電保護(hù)、太陽(yáng)能電池接反保護(hù)和蓄電池接反保護(hù)、負(fù)載過(guò)電壓保護(hù)、輸出過(guò)載保護(hù)、輸出短路保護(hù)等功能，保證太陽(yáng)能電池組件始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)，保證負(fù)載始終處于最佳工作狀態(tài)。三．系統(tǒng)設(shè)備配置3.1太陽(yáng)能電池組件太陽(yáng)能電池是一種利用光生伏特效應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換器件，通過(guò)采用光-電直接轉(zhuǎn)換方式將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，為整個(gè)系統(tǒng)提供能量輸入。將許多個(gè)電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)可構(gòu)成有較大輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣。目前，商用太陽(yáng)能電池主要有單晶硅、多晶硅及非晶硅三種?？紤]到蘇州地區(qū)的氣候特點(diǎn)和系統(tǒng)成本問(wèn)題，選用的太陽(yáng)能電池組件，如圖3.1所示。電池組件采用固定傾斜角的安裝方式，其技術(shù)指標(biāo)如下： 表3.1CS6P-240型太陽(yáng)能電池技術(shù)參數(shù)性能參數(shù)性能指標(biāo)最大輸出功率240W組件尺寸1638x982x40重量18開(kāi)路電壓37V短路電流8.61A運(yùn)行溫度-40～85功率最大偏差±5W3.2蓄電池由于太陽(yáng)能電池板的輸出不穩(wěn)定，且夜間無(wú)能量來(lái)源，因此系統(tǒng)需要配置蓄電池才能工作。蓄電池是系統(tǒng)中的儲(chǔ)能器件，白天將太陽(yáng)能電池板輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，晚上再轉(zhuǎn)化為電能輸出到負(fù)載給其供電。目前運(yùn)用于太陽(yáng)能能光伏系統(tǒng)中的蓄電池為牽引式蓄電池，正常使用中放電率可超過(guò)80%，主要有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池和Ni-H蓄電池三種類型。涉及2V、4V、6V、12V和24V等型號(hào)電池，品種有0.5AH~2000AH近百個(gè)規(guī)格。圖3.2蓄電池蓄電池容量的選擇要遵循以下原則：1、在滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池板輸出的電能盡量存儲(chǔ)下來(lái)；2、要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小則不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽(yáng)能電池、負(fù)載相匹配。可采用一種簡(jiǎn)單方法大致確定它們之間的關(guān)系。太陽(yáng)能電池板額定輸出功率和負(fù)載輸入功率之間的關(guān)系在華東地區(qū)大致是2～4:1,系統(tǒng)才能正常工作，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時(shí)間以及對(duì)連續(xù)陰雨天照明要求決定。太陽(yáng)能電池的電壓要超過(guò)蓄電池的工作電壓的20～30%，才能保證給蓄電池正常充電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗電量高6倍以上為宜。3.3專用控制器本系統(tǒng)的控制器電路主要完成以下功能：1、為延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充電、放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)度充電及深度放電。2、兼有負(fù)載控制功能，可以采用光控或時(shí)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換路燈工作狀態(tài)。3、在溫差較大的地方，還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。因此，控制器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：防反充電控制；防過(guò)充電控制；防過(guò)放電控制；光控自動(dòng)切換負(fù)載工作。該產(chǎn)品技術(shù)已極為成熟，設(shè)備型號(hào)有數(shù)十種之多。圖3.3控制器示意圖四、具體的技術(shù)參數(shù)1、電池組件安裝傾斜角蘇州緯度Φ＝31°。為了使電池方陣得到的太陽(yáng)輻射最大，其最佳安裝傾角ψ＝Φ+5°＝36°。2、蘇州地區(qū)的太陽(yáng)能資源蘇州全年輻射總量為4529.59兆焦/平方米，即1258度/小時(shí)。太陽(yáng)電池方陣可接受的全年輻射量＝1258kWh/m2×cos37＝1005kWh/m2。全年平均日照時(shí)間TP=1829h/365=5.01h。3、負(fù)載性能參數(shù)本系統(tǒng)中主要負(fù)載由LED燈箱和LED信息提示牌（包括指示站牌）組成。LED廣告燈箱面積為5.12m24-1LED廣告燈箱性能參數(shù)系統(tǒng)電壓DC12V燈箱功率15W/m2系統(tǒng)壽命（除蓄電池）15年以上使用環(huán)境溫度-30℃-+保護(hù)功能過(guò)充、過(guò)放、防反、防雷擊表面亮度30cd/m2表4-2列出了LED信息提示牌（智能電子顯示牌）性能參數(shù)：表4-2LED信息提示牌性能表LED顏色紅綠雙色

輸入設(shè)備

鍵盤(pán)

LED數(shù)量

8×64（pcs）

外殼材質(zhì)

鋁合金

外殼顏色

黑色

防護(hù)等級(jí)

一級(jí)

4、系統(tǒng)能耗①負(fù)載輸入電壓（即蓄電池工作電壓）UL=24V②LED燈箱功耗PL=15W/m2×5.12m2＝③LED信息提示牌功耗PE=8×64×0.06=30.72W④其他類電路耗能15W⑤工作時(shí)間LED燈箱每天工作時(shí)間為晚上19：00－凌晨4：00共9個(gè)小時(shí)；LED信息提示牌每天工作時(shí)間為凌晨4：00－晚上12：00共20個(gè)小時(shí)。⑥系統(tǒng)日耗電量WD=0.0768kW×9h+0.03072kW×20h+0.015kW×24h=1.67kWh折合成安時(shí)AHL＝WD/UL=1670/24=69.58AH5、蓄電池參數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)載在陰雨天可持續(xù)工作天數(shù)DW為5天；蓄電池放電深度DOD=70%。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作5個(gè)陰雨天，蓄電池容量=AHL×DW/DOD=69.58×5/0.6=579.8AH，于是選用4臺(tái)24V150AH的蓄電池就可以滿足要求。若根據(jù)負(fù)載需要設(shè)計(jì)匹配不同型號(hào)的蓄電池，可有效減少蓄電池的數(shù)量。此外，為了將蓄電池工作電壓由24V降低到12V供負(fù)載使用，還需使用直流降壓器，如圖4-3所示。圖4-3直流降壓器6、太陽(yáng)能電池組件蓄電池總充電電流式中為太陽(yáng)能組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，取=1.05；為蓄電池充電效率，取=0.9。CS6P-240型太陽(yáng)能電池組件數(shù)量N為了保證系統(tǒng)在太陽(yáng)輻射最少的月份能穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行校對(duì)。蘇州地區(qū)而言1月份日平均太陽(yáng)輻射最低，為7.05兆焦/平方米即1.96kWh/m2。系統(tǒng)日耗電量為3.39kWh，單晶硅電池效率為18%，則CS6P-240型太陽(yáng)能電池組件數(shù)量N因此，系統(tǒng)需要將3塊CS6P-240型太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)安裝，整個(gè)電池方陣占用長(zhǎng)為4.91m，寬為0.982m，總面積為4.83m2的區(qū)域。電池方陣最佳總工作電流約為7.91A×3=23.73A，最佳工作電壓為30.4V，要高于蓄電池端電壓20－30％，蓄電池容量比負(fù)載日耗電量高8.67、控制器根據(jù)負(fù)載電流、工作電壓及系統(tǒng)性能要求，選用CMP45-30A型控制器，其具體性能參數(shù)如表表4-4CMP45-30A規(guī)格額定電壓（DC）最大負(fù)載/充電電流充滿斷開(kāi)開(kāi)機(jī)恢復(fù)電壓欠壓斷開(kāi)溫度補(bǔ)償空載損耗最小接線面積回路壓降CMP45-電壓自動(dòng)識(shí)別12V、24V、48V≤3027.4/24V25.2/24V21/24V-3mv/℃/cell默認(rèn)值、可設(shè)置≤45mA6mm2<520mv五、關(guān)于此調(diào)查研究報(bào)告的總結(jié)與展望總而言之，若此項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)，必然會(huì)為人民帶來(lái)莫大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。節(jié)約能源的同時(shí)減少了環(huán)境污染。希望蘇州可在1至2年內(nèi)達(dá)到：①完成太陽(yáng)能公交車站系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)；②對(duì)太陽(yáng)能公交車站的建筑結(jié)構(gòu)、電氣布線、設(shè)備配置等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，掌握施工建造技術(shù)；③掌握太陽(yáng)能公交車站日常維護(hù)和安全技術(shù)。④根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、解決，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善，為下階段大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用做好準(zhǔn)備。最后，誠(chéng)摯地感謝在此實(shí)踐過(guò)程以及報(bào)告撰寫(xiě)中給予我們很大幫助的指導(dǎo)教師張曉俊老師。謝謝老師的耐心指導(dǎo)和諸多照顧。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1. 總論 11.1 項(xiàng)目概況 11.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性 21.3 可行性研究工作依據(jù) 61.4 可行性研究報(bào)告的編制原則 61.5 可行性研究報(bào)告內(nèi)容概要 71.6 建議引進(jìn)設(shè)備清單 151.7 結(jié)論及建議 151.8 項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總 162. 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)與競(jìng)爭(zhēng)能力分析 192.1 概述 192.2 廣西區(qū)內(nèi)市場(chǎng) 192.3 主要目標(biāo)市場(chǎng)分析 222.4 廣東省水泥市場(chǎng)分析 242.5 競(jìng)爭(zhēng)能力分析 272.6 市場(chǎng)分析結(jié)論 283. 建設(shè)條件與廠址選擇 293.1 原、燃材料 293.2 交通運(yùn)輸 313.3 供電電源 313.4 水源 313.5 廠址條件 324. 工程技術(shù)方案 334.1 原燃料與配料設(shè)計(jì) 334.2 石灰石礦山 464.3 生產(chǎn)工藝 584.4 總圖運(yùn)輸 724.5 電氣及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 764.6 給水排水 854.7 通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié) 874.8 建筑結(jié)構(gòu) 895. 節(jié)約與合理利用能源 925.1 主要能耗指標(biāo) 925.2 主要節(jié)能措施 929. 工程建設(shè)招標(biāo)安排 10810. 項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度的建議 11010.1 項(xiàng)目管理 11010.2 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 11011. 投資估算 11211.1 綜述 11211.2 建設(shè)投資構(gòu)成 11211.3 估算編制依據(jù) 11211.4 建設(shè)項(xiàng)目投資總估算書(shū) 11312. 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 11712.1 概述 11712.2 項(xiàng)目總投資及資金籌措6. 環(huán)境污染防治與治理 946.1 建設(shè)場(chǎng)地 946.2 工程概述、主要污染源和主要污染物 946.3 設(shè)計(jì)采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 956.4 控制污染的方案 966.5 環(huán)境管理機(jī)構(gòu)及監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu) 986.6 環(huán)境影響分析 986.7 環(huán)境保護(hù)投資估算 987. 勞動(dòng)安全及工業(yè)衛(wèi)生 1017.1 設(shè)計(jì)依據(jù)與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 1017.2 建筑及場(chǎng)地布置 1017.3 生產(chǎn)過(guò)程中職業(yè)危險(xiǎn)、危害因素分析 102HYPERLINK\l