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信号塔风光互补供电系统的应用设计

中国风能网2023-01-08风能百科

,,信号塔风光互补供电系统的应用设计,,,文章编号：０４—２９２１）５—０４— ３１０８Ｘ（０１００４０,,卢法波（神华北电胜利能源有限公

信号塔风光互补供电系统的应用设计

信号塔风光互补供电系统的应用设计,

,,　　文章编号：０４—２９２１）５— ０４— ３１０８Ｘ（０１００４０

　　,,卢法波（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古自治区锡林郭勒盟０６１）２０５

　　摘要：风力发电和光伏发电由于具备清洁污染小可再生等显著优点，近年来成为研究的热点。我国地域广阔，有着丰富的风能资源和光照资源，由于风向大小以及光照强弱的不确定性，但太阳能发电和风力发电单独的供电

　　系统不能满足多方面的需要，因此风光互补供电系统就成为野外设备最佳的供电电源。大力研究风光互补发电

　　技术，对缓解能源紧张减小环境污染解决偏远地区供电有着十分重要的意义。

　　ＡｐｌａｉｎＤｅｉｎｏｂｉｏａ－ｎｏｒＳｓｅｓｏｉａｗｅｐｉｔｓｇｆＨｙｒｄＳｌｒｗｉｄＰｗｅｙｔｍｎａＳｇｌＴｏｒｃｏｎ

　　（ｈｎｕｅｈｎｎｒｏ，ｔ，ｉｎｏｅｇｅＩｎｒＭｎｏａＡｔｏｏｓＲｇｎＸｌｇｌＳｅｈａＢｉｅｇＥｅｙＣ．ＬｄＸｌｇＧｌａｕ，ｎｅｏｇｌｕｎｍｕｅｉ，ｉｎｏｓｇｉｌｉｏｏｉ

　　ＡｂｔａｔＷｉｄｐｗｅｅｅａｉｎａｄｐｏｏｏａｃｅｅｇａｅａｓｇｉｃｎｄａｔｇｌａｏｌｔｎａｄｒｇｎｒ? ｓｒｃ：ｎｏｒｇｎｒｔｎｈｔｖｈｉｎｒｙｈｖｉｎｆａｔｖｎａｅｉｃｅｎｐｌｉｎｅｅｅａｏｉａｎｕｏ

　　ｔｎ，ｅｏｎｈｅｅｒｈｆｃｓｉｅｅｔｅｒ．ｒａｔｏｎｒａｅｒｈｗｎｅｏｒｅｎｇｔｇｒｓｕｃｓｂｔｉｂｃｍｉｇｔｅｒｓａｃｏｕｒｃｎａｓＯｕｓｃｕｔｈｓｔｉｉｄｒｓｕｃｓａｄｌｈｉｅｏｒｅ，ｕｏｎｙｖｙｈｃｉｎ

　　ｔｅｗｉｎｅｇｎｏａｎｒｒｎｔｂｅ，ｎｏａｏｒａｄｗｉｄｐｗｅｌｎａｎｔｓｔｓｙｔｅｐｗｅｕｐｌｙ — ｈｎｄｅｒｙａｄｓｌｒｅｅｇａｅｕｓａｌａｄｓｌｒｐｗｅｎｎｏｒａｏｅｃｎｏａｉｆｈｏｒｓｐｙｓｓｙ

　　ｔｒ，ｅｅｏｅｔｅｈｂｉｏａ — ｉｄｐｗｅｙｔｍｓｔｅｂｓｏｅｕｐｉｓｔｅｈａｉｕｅｄｆｆｌｑｉ ? ｅｔｒｆｒｈｙｒｄｓｌｒｗｎｏｒｓｓｅｉｈｅｔｐｗｒｓｐｌｏｍｅｔｔｅｖｒｓｎｅｓｏｅｄｅｕｐｎｈｅｏｉｍｅｔ．ｇｒｕｌｅｅｒｈｗｉｄｌｈｏｌｍｅｔｒｅｈｏｏａｘｒｍｅｙｖｔｌｓｉｃｎｅｔｌｖａｅｅｅｇｅｔｎｓＶｉｏｏｓｒｓａｃｎ－ｇｔｍｐｅｎａｙｔｃｎｌｇｈｓｅｔｅｌｉｉｆａｃｏａｌｉｔｎｒＢｌ — ｙｉｃｙａｇｉｎｅｙ

　　ＯＳｒｄｕｅｅｖｒｎｎｏｌｔｎａｏｖｅｔｅｏｒｓｐｌ．Ｕ，ｅｃｎｉｏｍｅｔｐｌｕｉｎｄｓｌｅｒｍｏｅａａｐｗｅｕｐｙｏｒ

　　Ｋｅｒｓ：ｙｒｏａ— ｉｄｓｓｍ；ｎｒｙ；ｎｏｒｇｎｒｔｎｙｗｏｄｈｂｉｓｌｒｗｎｙｔｅｅｇｗｉｄｐｗｅｅｅａｉｄｅｏ

　　野外设备一般指气象与地震监测、森林防火、水文监测等，大致都在比较偏远地区使用，一般用电负荷都不大，但其供电系统却要保持长期的供应，所以给供电

　　系统带来很大的难题。用电网送电就不合理，一来不

　　已广泛用于户用太阳能光伏电源系统（Ｈ）部队的ＳＳ；边防哨所、海岛驻军供电系统；气象与地震监测、森林防火、水文监测用太阳能电源系统；电通讯的中继邮站、铁路的信号站、地质勘探和野外考察的工作站、高速公路的监控电源系统；屋顶光伏电源系统；大型光伏

　　烦。而只能在当地直接发电，常用的就是采用柴油最

　　地区供电困难的首选系统，单独的供电系统不能满足多方面的需要，因此风光互补供电系统因此就成为野外设备最佳的供电电源¨ 。Ｊ太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，表空气的温度地

　　不同形成空气对流而产生风能Ｊ因此，阳能与风。太能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光

　　源。要解决长期稳定可靠的供电问题，只能依赖当地的自然能源，随着新能源、新技术的发展，使得发电系统的多元化，以利用大自然的能源为我们所取用，可太

　　阳能和风能是最普遍的自然资源，是取之不尽的可也再生能源。近２０余年来，阳能的应用已逐渐扩大，太

　　最强时，风很小，晚上太阳落山后，照很弱，由于地光但

　　表温差变化大而风能加强。在夏季，阳光强度大而太风小，冬季，阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时太间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立

　　电源系统Ｊ。由于森林防火监控系统多数架设在林区的至高

　　点，大多都没有电源，所以它们的设备所需电源采用风光互补发电系统来供电是最佳的、最经济的。

　　光伏发电系统是利用光伏板将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对

　　用电负荷供电的一套系统。该系统供电可靠性高，运行维护成本低，系统造价高（次性投入高，长期但一但来看还是比较合算，且环保）而Ｈ。Ｊ风力发电系统是利用小型风力发电机，风能转换将

　　调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被

　　过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。成电能，而通过控制器对蓄电池充电，然最后通过逆变器蓄电池的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证对用电负荷供电的—套系统。该系统的优点是系统发电负载用电。量较高，系统造价较低，维护成本低。缺点是小型风运行逆变器负责把直流电转换为交流电，交流负荷供力发电机可靠性低（受制于自然气候影响大）１。使用。逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于另外，风力发电和光伏系统都存在一个共同的缺使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风陷，是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平就力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对衡，风力发电和光伏系统都必须通过蓄电池储能才能逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源稳定供电，但每天的发电量受天气的影响很大，导致会发电成本较高，逆变器的高效运行也显得非常重要。系统的蓄电池组长期处于亏电状态，也是引起蓄电这发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统池组使用寿命降低的主要原因。的可靠性非常重要。一般来说，系统配置应考虑以下由于太阳能与风能的互补性强，光互补发电系风几方面因素。统在资源上弥补了风力发电和光伏独立系统在资源上

　　的缺陷。同时，风力发电和光伏系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，以风光互补发电系统的造价所可以降低，系统成本趋于合理。

　　发电系统是为满足用户的用电要求而设计的，要为用户提供可靠的电力，必须认真分析用户的用电就负荷特征。主要是了解用户的最大用电负荷和平均日

　　和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，风光互补发电系统都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说，风光互补发电系统是最合理的独立电源系统［］３。

　　最大用电负荷是选择系统逆变器容量的依据，而平均日发电量则是选择风机及光伏板容量和蓄电池组

　　容量的依据。３２太阳能和风能的资源状况．项目实施地的太阳能和风能的资源状况是系统光伏板和风机容量选择的另一个依据，一般根据资源状况来确定光电板和风机的容量系数，在按用户的日用

　　转换效率在１％以上，６选二块１０２Ｗｐ的太阳能光伏板

　　串联使用，能输出最大额定功率２０完全满足无风４Ｗ，的状态下，不只是单独给设备供电，还能小电流的给蓄

　　定转速４０／ｉ，０ｒｍｎ铝合金材料叶片３片，风轮直径２４。．ｍ

　　电池充电，这样配置有利于今后增加设备。风光互补控制器使用了专用电脑芯片的智能化控制器，能缩小使用空间、提高稳定性、安装方便尤其是适合室外作业。具有短路、过载、独特的防反接保护，充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施，详细的充电指示、蓄电池状态、负载及各种故障指示。本控制器通过电脑芯片对蓄电池的端电压、电电流、境温放环度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高效、高准确率控制，并采了用高效ＰＷＭ蓄电池的充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态，大大延长蓄电池的使用寿命。具有多种工作模式、出模式选输择，满足用户各种需要。当外部电路异常或短路时，本

　　机自动关闭输出；蓄电池电压低于额定值的８％当５

　　太阳能光伏板最大输出功率２０，４Ｗｐ采用二块１．Ｖ１０单晶硅晶片的７５／２Ｗｐ

　　（Ｉ１Ｃ光伏板并联使用，ｗｓ一２）０输出电流可．６。达６８Ａ输入２／０，Ｄ２Ｖ风４３Ａ输出Ｃ４，光互补控制器，ＣＣ系统Ｖ基于ＩＦ

　　＝ ’ 电使寿风发机转速输出压、流输出＝池的用命。力电的、电电及二

　　：、功采了性制术系实了确功分，采：：率用柔控技，现精的率配并统

　　用了风机辅助启动功能和异常保护功能，具有高效节能、安全可靠、适应恶劣工作环境等优点。

　　采用中美合资免维护胶体铅酸蓄电池４块１Ｖ０Ａ，２２０ｈ２块串

　　（ｉ０ｌ）联为２Ｖ再两组并联成４０ｈ可在零下３度正常工作。Ｔｔ０一２２４０Ａ，５风机杆斜拉式６ｍ高

　　时，为防止蓄电池过放电将自动关闭输出电路；当电压超过额定值＋２２％时，机器将自动开启泄荷旁路，并且具有防反接保护。控制部分是智能化自动调节输出功率的分配，在系统达到总额定输出时，能控制输出的７％给蓄电池充电，００３％给设备供电；不足总额定输在出时，自动调整功率分配百分比，会这样就能到达设备正常工作所需的电能。

　　其性能特点：具有特别适合内陆地区低风速时它发电特性好、电量大的特点，发工作风速范围宽，载过

　　及抗大风能力强，运行平稳，效率高，保护功能齐全完善，安装使用便捷，安全可靠。安装方便、独立供电、无需人值守、维护量少、搬迁方便、一次性投资免交电费。

　　具有机械、电子卸荷刹车装置，可以确保在高风速时，风机转速稳定控制在安全可靠的范围内，使最高输出

　　电压成为安全可控的电压，到国内一流水平＿。太达５Ｊ阳能光伏板设计周密而做了防腐、防潮处理，风能力抗

　　［］李钟实．１太阳能光伏发电系统设计施工与维护［．民邮电出Ｍ］人

　　强、无需维护。太阳能光伏板设计寿命为２２０— ５年，风力发电机设计寿命为１２５～０年（机械磨损部件除外）免维护蓄电池设计寿命为７— ０年。这套方案，１在阴天并且无风时，系统还能正常给设备供电７。天

　　风力发电机组选用Ｙ６０２Ｖ，风速达到Ｆ一０Ｗ／４在

　　［］张希良．２风能开发利用［．Ｍ］北京：化学工业出版社，０５１２０．［］Ｍｈｉａ，ｍｌｅａｊＸｖｒｏｏｍ，ｙｒｌ —ｉｓｍ３ｅｄＤｌＪｅＢｌｄ，ａｉｂａＨｂｉｓａｗｎｓｔｉａｈｅＲｄｏｒｄｙｅ

　　ｗｉａｔｒｔｒｇｐｒｔｇｉｄｃｎｅｔｄａｄｓａｄｌｎｄ７ｈＩ — ｔｂｔｙｓｏａｅｏｅａｉｎｈｅｎ－ｏｎｃｅｎｔｎａｏｅｍｏｅ，ｔｎ

　　ｔｍａｉｎｌＣｏｆｒｎｅｏｕｔｉａｌｅｇｃｎｌｇｅ，ｕｅ２１ｅｔａｎｅｅｃｎＳｓａｎｂｅＥｎｒｙＴｅｈｏｏｉｓＪｎ００ｏ

　　１ｍｓ其输出额定功率达６０可同时给设备供０／时，０Ｗ，

　　电和蓄电池充电；时风速不到１ｍｓ只要能达３／平０／、ｍ