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淺談無電村光伏發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用
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摘要:海南白沙縣無電村戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用,對(duì)于解決邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)居民生活用電,促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展和民族團(tuán)結(jié)有著重要意義,本文擬對(duì)這一技術(shù)在海南無電自然村應(yīng)用的實(shí)際問題進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:無電村;光伏發(fā)電系統(tǒng);開發(fā)應(yīng)用 0 引言 在海南省白沙縣南開鄉(xiāng)坡告村和道銀村這兩個(gè)無電自然村實(shí)施的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng),是云南電網(wǎng)公司北京能源新技術(shù)研究發(fā)展中心研發(fā)的項(xiàng)目,項(xiàng)目實(shí)施點(diǎn)位于海南省白沙縣南開鄉(xiāng)無電自然村坡告村和道銀村,該地區(qū)日照長(zhǎng),光熱充足,具有熱帶山區(qū)氣候特征,全年日照2075小時(shí),常年平均氣溫23攝氏度,年平均太陽總輻射量約為6500mj/m2;兩個(gè)無電自然村共28戶,153人,均為黎族,交通不便,不通公路,而且屬于偏遠(yuǎn)山區(qū),經(jīng)分析后認(rèn)為采用電網(wǎng)延伸的方式供電成本太高,而且線路穿越原始森林,雖然具備水電資源,但由于受旱雨季及臺(tái)風(fēng)的影響,小水輪發(fā)電機(jī)不能夠全年提供穩(wěn)定電能。另外該地區(qū)丘陵縱橫,植被繁茂,風(fēng)力資源非常有限,風(fēng)電開發(fā)利用也非常困難,因此選擇太陽能光伏發(fā)電的方式解決。 根據(jù)以上情況,項(xiàng)目研究中心在這兩個(gè)無電自然村安裝了28套600w戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)。 1 系統(tǒng)原理 戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理如圖1所示,設(shè)計(jì)過程主要是進(jìn)行負(fù)載用電量計(jì)算,太陽電池方陣功率設(shè)計(jì),蓄電池容量選擇等。 圖1戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)原理 1.1 設(shè)計(jì)原則 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì),在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上,為了能更好的控制設(shè)備成本,預(yù)留出以后的擴(kuò)容空間,同時(shí)使系統(tǒng)的管理更方便,并且提供質(zhì)量有保證的產(chǎn)品,在設(shè)計(jì)時(shí)遵循了如下原則: (1) 成本可優(yōu)化性-采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化分系列設(shè)計(jì),根據(jù)用戶的實(shí)際需求,配置最合適的供電系統(tǒng),使供電系統(tǒng)的成本經(jīng)濟(jì)性與合理性; (2) 容量可擴(kuò)充性-逆變器和控制器的設(shè)計(jì)留出適當(dāng)?shù)脑A恳詡溆脩魯U(kuò)充系統(tǒng)容量時(shí)直接加裝電池板和蓄電池; (3) 管理可執(zhí)行性-加裝電能質(zhì)量管理功能,對(duì)供電質(zhì)量和用電數(shù)量進(jìn)行監(jiān)控和管理; (4) 質(zhì)量可保障性-鑒于特殊地理?xiàng)l件,采用較高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和可靠性參數(shù),最大限度降低系統(tǒng)維護(hù)工作量。 1.2 系統(tǒng)選型 根據(jù)云南電網(wǎng)公司北京能源新技術(shù)研究發(fā)展中心技術(shù)人員的實(shí)地考察,并通過科學(xué)計(jì)算及對(duì)部件的仔細(xì)選型,該中心專為海南省白沙縣無電自然村設(shè)計(jì)yj-600-ss-01型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng),每戶600w光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì),配太陽電池組件600w,200ah/12v閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池四組,電能表一只,低壓刀閘一組,20w/220v節(jié)能燈泡一盞和多功能插座一只。 1.3 負(fù)載設(shè)計(jì) 在負(fù)載設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮當(dāng)?shù)鼐用瘳F(xiàn)在及未來的用電需求,當(dāng)?shù)鼐用癯丝措娨暫驼彰魍猓瑢磉€要增加其他用電器,所以系統(tǒng)功率設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有一定余量。 經(jīng)過對(duì)這兩個(gè)無電自然村的實(shí)地統(tǒng)計(jì),95%以上的戶家中有彩電、組合音響、硬碟機(jī)、衛(wèi)星信號(hào)接收器等家用電器。負(fù)載用電量預(yù)測(cè):每戶使用彩電(100w)1臺(tái),衛(wèi)星接收機(jī)(20w)1臺(tái),每天使用3h,影碟機(jī)(20w)1臺(tái),每天使用1h,組合音響(300w)1臺(tái),每天使用1小時(shí),20w節(jié)能燈泡1盞,每天每盞平均使用2h,無線座機(jī)電話(17.6w)1部,每天使用0.5h,則負(fù)荷日用電量為: q =(100+20)×3+20×1+300×1+20×2+17.6×0.5= 728.8(wh) 1.4 太陽電池組件功率的確定 平均峰值日照時(shí)數(shù): tm=年平均太陽總輻射量/3.6/365=6500/3.6/365=4.95(h) 太陽電池組件的峰值功率(w): pm =qko k1/ tmk 式中: q為負(fù)荷日用電量,q=728.8(wh);k0為蓄電池?cái)?shù)量,k0取4; k1為蓄電池的過充系統(tǒng),k1=充入安時(shí)數(shù)/放電安時(shí)數(shù),一般取1.1; tm為平均峰值日照時(shí)數(shù),tm=4.95(h); k為包括逆變器在內(nèi)的交流回路的損耗率,一般取0.8。 則上式可簡(jiǎn)化為:pm=809.77(wp) 考慮當(dāng)?shù)卮蠖鄶?shù)居民用電實(shí)際需求,功率取600wp。 1.5 蓄電池的選擇 系統(tǒng)的使用壽命主要取決于蓄電池的壽命,應(yīng)選用質(zhì)量好、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便的蓄電池,并采取有效的技術(shù)措施使光伏發(fā)電系統(tǒng)及蓄電池的整體性能穩(wěn)定可靠,本系統(tǒng)的蓄電池選擇型號(hào)為yj-bm12v200-01。 淺循環(huán)放電有利于延長(zhǎng)蓄電池的壽命,取放電深度為30%,確定蓄電池的容量為: c=qdf/ku 式中: c為蓄電池容量(wh); d為最長(zhǎng)無日照用電天數(shù); f為蓄電池放電效率的修正系數(shù),通常取1.05; q為所有用電設(shè)備的用電量(wh); u為蓄電池放電深度,取30%; k為包括逆變器在內(nèi)的交流回路的損耗率,通常取0.8。 如用上述所取的系數(shù),上式可簡(jiǎn)化為: c=4.375dq 用電系數(shù)直流工作電壓(v)除上式,即得到用ah表示的蓄電池容量。 c=4.375dq/v 本系統(tǒng)的直流工作電壓設(shè)計(jì)為12v,d取2.5天,則c=661.54(ah),取容量為200 ah的蓄電池四組。 1.6 控制器與逆變器選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)原則的要求,戶用光伏放電系統(tǒng)由八塊75wp的組件并聯(lián)組成600wp方陣,四只200ah/12v固定式閥控密封免維護(hù)鉛酸蓄電池,控制逆變器選用型號(hào)為yj-cim48v800-04的控制逆變器。 逆變器容量為800va,具有ac輸出端的防短路保護(hù)、超負(fù)荷保護(hù)、過熱保護(hù)和低電壓保護(hù)功能。其容量留有余量,可以根據(jù)用戶的需求擴(kuò)展,增加太陽電池組件的功率和蓄電池的容量即可??刂破骶哂羞^充過放保護(hù)、循環(huán)充電、均衡充電等功能。 2 運(yùn)行管理與維護(hù) (1)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用駚碚f是新事物,在他們能接受的范圍內(nèi),進(jìn)行光伏發(fā)電知識(shí)的培訓(xùn)。在安裝調(diào)試過程中,讓當(dāng)?shù)鼐用駞⑴c施工,在施工中培訓(xùn),完工后又進(jìn)行集中培訓(xùn),講解系統(tǒng)使用方法和安全用電注意事項(xiàng)。 (2)制定《光伏發(fā)電系統(tǒng)管理辦法》,規(guī)定當(dāng)?shù)鼐用褚床僮饕?guī)程使用和維護(hù)系統(tǒng),不準(zhǔn)私自拆卸設(shè)備,不準(zhǔn)私自接負(fù)荷較大的用電器,確保設(shè)備的正常運(yùn)行。 (3)供電局安排專職光伏知識(shí)系統(tǒng)管理員進(jìn)行日常維護(hù)和管理,并向當(dāng)?shù)鼐用裰v解系統(tǒng)的使用管理知識(shí),指導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行日常的使用和管理。 3 運(yùn)行狀況及其社會(huì)意義 經(jīng)過對(duì)這兩個(gè)無電自然村的光伏發(fā)電系統(tǒng)使用情況跟蹤調(diào)查,28套系統(tǒng)從竣工投入運(yùn)行到現(xiàn)在一切正常。光伏發(fā)電系統(tǒng)在無電地區(qū)的使用具有重要的社會(huì)意義,具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面: (1)滿足無電自然村人民群眾用電需求。 (2)改善無電自然村人民生產(chǎn)生活條件。 (3)促進(jìn)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步,提高當(dāng)?shù)厝罕姷木C合素質(zhì),增強(qiáng)民族團(tuán)結(jié),為全面建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村創(chuàng)造條件。 (4)改善無電自然村能源使用結(jié)構(gòu),有利于節(jié)能環(huán)保。 另外,通過無電自然村的電力建設(shè),電網(wǎng)企業(yè)可以更好的服務(wù)“三農(nóng)”,主動(dòng)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任,實(shí)踐“為海南做貢獻(xiàn),為南網(wǎng)添光彩”的理念,做到讓政府放心,讓人民滿意。 4 結(jié)束語 本系統(tǒng)具有分散供電的技術(shù)優(yōu)勢(shì),適宜解決偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民的供電問題,運(yùn)輸方便,安裝簡(jiǎn)捷,使用維護(hù)簡(jiǎn)單,同時(shí)居民搬遷也方便,而且系統(tǒng)擴(kuò)展性較好,可以根據(jù)用戶的不同需求和經(jīng)濟(jì)條件,進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的擴(kuò)容,達(dá)到最佳的匹配。 在海南省白沙縣南開鄉(xiāng)坡告村和道銀村這兩個(gè)無電自然村實(shí)施的戶用600w光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行,設(shè)備正常,性能可靠,使用維護(hù)簡(jiǎn)單,便于推廣和應(yīng)用。- 1施工監(jiān)理過程的主要工作內(nèi)容
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