基站风光柴互补供电方案样本Word格式.docx
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2.1站点信息
风光发电系统的发电量完全取决于安装地点的实际自然资源情况:
平均风速越高,风力发电机的发电量越多,需要的风力发电机台数越少;
反之平均风速越低,风力发电机的发电量越少,则所需的风力发电机数量越多。
日有效光照时间越长(我国各地日有效光照时间通常在3.5-4小时左右,该时间不是通常意义上的有阳光时间),太阳能发电越多;
反之有效光照时间越短,则太阳能发电越少。
下述计算中在没有实际风光数据的情况下,假设平均风速约5m/s,平均有效日照时间4小时,若实际风速或有效日照时间有偏差,则风机、光伏发电量会相应变化,此方案仅供参考。
基站信息如下:
客户联系人
客户名称
联系电话
邮件
站点类型
宏站微站直放站
老站新站
老站新站
开关电源
有无
户内户外
控制器安装空间(长*宽*高):
通讯负载
电压及正负(V)
24V/-48V/+48V
运行时间
(小时/天)
功率或工作电流
负载空调
电压(V)
功率(W)
交、直流负载是否同时运行
安装环境
有效日照时间(小时/天)
年平均风速(m/s)
连续无风无雨天数
可安装光伏板的面积(m²
)
(1kWp安装面积约10平米)
安装具体地点
是否有市/农电接入
是否
柴油机
是否有柴油机
柴油机厂家、型号
柴油机相数
单相三相
柴油机是否有自启动功能
柴油机是否有ATS自启动控制器
柴油机有无特殊要求
逆变器
是否需要配置逆变器
逆变器的相数
逆变器是否要有市电切换
逆变器有无特殊要求
已配备的铅酸电池容量
单节容量(Ah)电压(V):
节数:
蓄电池充满后无电时蓄电池使用天数
蓄电池特殊要求
对供电设备体积、重量特殊要求
2.2系统配置
1、日用电量和发电量需求
总功率580W,直流48V,全天工作每天耗电量约为:
E1=20A*48V*24H=23.04kWh,即23度电。
发电系统的效率按照75%计算,则等效所需的系统发电量约为28.75度。
2、蓄电池选择
本系统设计为48V系统。
蓄电池采用单节2V,所以蓄电池一组串联节数=48V/2V=24节,取一组24节。
按使用电量无风无光3天放电深度50%计算蓄电池容量,
蓄电池总的容量=(23.04kWh*3天/0.50)/48V=2875Ah。
蓄电池采1500Ah,所以蓄电池并联组数=2875Ah/1500Ah=2组。
实际蓄电池总数=并联组数*串联节数=2*24=48节。
3、设计
本站点风资源丰富,采用风能供电;
本站点风资源丰富,采用风柴互补的方式供电,在风光资源都不足的时候利用柴油机作为后备电源;
本站点风光资源较好,采用风光互补对设备进行供电(通常风光的配置比例通常按照风:
光=8:
2或7:
3或6:
4或5:
5进行配置,降低单纯建设光伏发电系统的成本。
本设计按照风:
光=6:
4进行配置。
配比过低就不要写了)
本站点风光资源较好,采用风光柴互补方式对设备进行供电,通常风光的配置比例通常按照风:
5进行配置,采用柴油机作为部分电源,大幅度降低光伏发电系统的成本。
根据移动指导意见(非移动公司则根据我公司基站项目经验),日总发电量在负载日用电量的两倍左右。
由于系统有后备电源,本系统可以适当降低系统的发电量。
本方案中采用本公司XXX台XXXkW风力发电机配上XXXkWp光伏组件的方式对系统供电。
(1)风力机
采用本公司5kW风力发电机,有效风速:
5m/s,风机输出功率0.55kW,每台日发电量为0.55*24=13.2kWh,日发电量=15.84kWh;
考虑不但满足负载用电,还需给蓄电池充电,我们配置3台5kW风力机。
风力机日总发电量=15.84kWh*3台=47.5kWh;
(2)光伏组件
考虑安装地点的地形不平,多沙石,且光伏板造价高,光伏组件初步取1.98kWp。
考虑蓄电池电压,选24V的光伏组件,光伏片数=220/24=9,取9片,功率110Wp,一组功率0.99kWp,用两组共18片(占地20平米)。
则光伏每天发电量为0.99*2kWp*4.6h=9.1kWh。
在满足风光资源条件下,日总发电量=47.5kWh+9.1Wh=56.6kWh,风机和光伏输出发电量约用电量的2倍,符合设计要求。
(3)风光互补控制系统
采用本公司GK系列风光互补控制系统1套。
控制机柜1套。
控制系统内含3个GK48-W100/5风能模块,1个GK48-S100/5太阳能模块。
2.3系统组成原理
图2风光互补系统原理图
三产品简介
3.1风力机
1、风力发电机的主要性能参数如下:
叶片材质
木芯环氧树脂玻璃纤维涂覆或玻璃钢
叶片数目
3
调速
侧偏、电磁刹车
切入风速(m/s)
额定风速(m/s)
10
工作风速(m/s)
3~25
最大设计风速(m/s)
50
额定电压(v)
DC220
电机类型
三相永磁交流发电机
2、我公司风力发电机主要特点
(1)高效率:
同等风速下对比国外风机发电量高出30%以上,风机最重要的要看同等风速下的发电而不是额定功率。
专门开发了低风速风力发电机,2kW风机额定风速只有8米/秒。
风机具有极低的切入点,3米/秒风发电。
(2)高品质
优质的材料:
主轴和尾削轴都采用不锈钢材料,防腐防锈性能好。
高性能翼型:
采用木芯外粘玻璃纤维,使之耐气候、寿命长、阻尼性能高、动态特性好。
专业的设计:
采用GHBladed风机专业对系统进行计算和验证。
(3)多重保护
加载调速:
先进的高频PWM控制,有效地减小风机的振动,延长机组的使用寿命。
自动侧偏:
采用风轮侧偏式调速,风速过大时风轮侧偏,以机械方式保护机组。
风叶失速控制:
叶片中部翼型失速角度小,大风风轮提前进入失速状态。
3、风力发电机种类
我公司提供多种形式的风力发电机,满足不同客户和安装环境的需要,如下图依次为斜拉杆式、斜拉索式、独杆式风力发电机。
图3斜拉杆式、斜拉索式、独杆式风力发电机
3.2控制器
1、GK48控制器主要技术参数
输入
额定电压
DC220V
电压范围
DC50~DC400V
输出
DC48V
DC40~DC60V
额定电流
50A、100A、(可设定范围:
2A~50A、2A~100A)
蓄电池管理
欠压保护
44V(可设定范围:
43.2V~46.8V)
欠压恢复
52V(可设定范围:
46.8V~52.8V)
过压保护
57V(可设定范围:
55.2V~58V)
过压恢复
53V(可设定范围:
52.8V~54V)
浮充保护
56V
浮充恢复
55.6V
均充保护
56.4V
均充恢复
55.2V
允许最大充电电流
24A、60A、120A、240A、360A
温度补偿
3.3mV/℃(可设定范围:
2~5.5mv/℃)
负载
切断电压
28.5V(可设定范围:
28.5~30V)
恢复电压
28V(可设定范围:
28~29.5V)
2、控制器特点
和常规控制器相比,我公司研发的基站专用GK系列风机控制电源具备以下特点:
序号
功能
常规控制器
上海致远GK
1
无交流设备时是否可替代交流开关电源
否
是
2
风机输出电压对蓄电池充电的范围广
(AC160V风机)
>
220VDC才能充电
DC50V-DC300V
3
效率高
通过变压器输出48V
直接输出48V
4
保护
电阻加载
PWM波多级加载减轻风机振动
5
风机最佳功率跟踪
无
具备,提高效率10—30%
6
具备
7
均充
8
部分
9
显示/操作
液晶
1)显示
风机输入电压、风机输入电流、累计运行时间、风机状态、风能控制电源状态、整流模块开机状态、故障状态
2)参数设定
3)保护
计量内容
日发电量、累计发电量
11
远程通讯
485/GSM/GPRS
12
结构形式
单一
多种形式:
4U、6U或通信柜、户外IP65柜
3、控制器形式
我公司提供多种标准控制器,满足户内、户外不同安装地点的安装条件。
图46U控制器、户外控制器、标准控制柜
3.3选型
主要设备选型如下表所示,请以最终合同内容为准。
名称
型号
单位
数量
单价
(元)
总价
备注
供应
5kW风力发电机
FD5-5/10
套
致远
5kW塔架
风光控制系统
3个GK48-W100/5
1个GK48-S100/5
控制机柜
2米
光伏组件
24V110Wp
块
18
光伏组件支架
蓄电池
2V1500Ah
48
蓄电池支架
连接线缆1
YZ-3*6mm²
米
150
风机到控制器50m/台
连接线缆2
YZ-2*4mm²
30
光伏到控制器30米/台
连接铜排
通流400A,5米
根
控制器到蓄电池
接地线缆
10mm²
控制器到地5m/台
基础施工费用
设备运输费用
安装调试费用
总计
四典型案例
1、案例1—风光农电柴互补供电方式
四川移动凉山公司某室内基站,有农电但不稳定经常长时间的断电,用柴油机后备,年平均风速大于5米/秒。
该基站直流48V负载约800W,负责周围5个基站信号传输,无交流设备。
采用风光农电柴互补供电方式,不足时依次自动启动农电和柴油机,主要配置如下表。
风光农电柴互补系统主要配置表:
供应商
风力发电机组
FD4-2/9
2套
上海致远
110Wp/24v
9片
风机控制模块
GK48-W50
2个
光伏控制模块
GK48-S50
1个
后备电源切换模块
GK48-A50
运行比较:
原来基站农电不稳设备不能正常工作需用柴油机做后备,但由于站点地处偏远,受恶劣天气柴油供给困难,设备不能正常供电。
使用风光农电柴机互补供电系统后,系统供电可靠、运行稳定,年节约用电7000多度电,节约的电将减少共37.5吨煤炭的燃烧,可减少排放约96吨CO2。
该系统的成功运行表明风资源丰富地区市电不稳或有柴油机做后备电源采用风光互补方式时,可以减小光伏容量配置,以最优的投入保证系统的正常运行。
2、案例2—风柴互补供电方式
四川移动凉山公司瓦吉木基站,该站是老站,远离电网、地处山顶,因线路偷盗等原因投入维护成本大、设备用电无法保证,原来只依靠柴油机进行供电,风资源很好,年平均风速约7米/秒。
基站有交流和直流设备,交流负载容量较大,直流48V设备电源通过交流屏提供。
该基站交流负载19kW。
采用风柴互补供电方式,系统主要配置如下表。
风柴系统主要配置表:
10套
ZK220-30
2V2000Ah
128节
原来系统只依靠柴油机进行供电,柴油和运输等成本很高并受恶劣天气影响。
系统运行近2年,柴油机只次数2次,从实际运行反馈,该系统在-20℃以下、大雾、10级以上大风等恶劣气候环境中运行稳定。
按每千瓦时平均耗煤330克计算,15年节约的300万度电将减少1050吨煤炭的燃烧,可减少排放约2700吨CO2、22.5多吨SO2和262.5吨的灰渣以及相应的处理费用,节能减排作用显著。
该系统的成功运行也表明风资源丰富的地区,采用风柴互补的方式就可以保证系统稳定、可靠运行。
3、案例3—风电独立供电方式
上海电信九段沙基站,位于崇明岛。
该基站先期负载约800W。
采用纯风能供电系统,主要配置如下表。
纯风能供电系统主要配置表
FD4-3/9A
2台
风机控制系统
ZK220
该站点位于海岛上,无电网,站点属于滩涂地区,地基施工困难,投入至今已有2年。
该系统解决了基站的供电问题,客户反映自装机使用后经历了“罗莎”台风,经测试最高风速达到40m/s,系统正常运行,未出故障。
该站点风机不仅经受了台风考验,也经受了防盐雾等考验。
4、案例4—风光互补供电方式
山东网通某站点,年平均风速约6.5米/秒。
该基站先期直流48V负载约800W。
采用风光互补配置,没有市电引入,要考虑将来扩容,主要配置如下表。
风光互补系统主要配置表
FD4-2/9A
ZK48
该项目投入至今已有2年,运行正常,表明在风光资源丰富的地区可以全部使用新能源。
五总结
目前在多个基站和直放站中使用了风光互补控制电源,投入使用的系统运行稳定,取得了很好的经济、社会和环境效益。
风力发电是当前技术应用最成熟、发电成本最低的可再生能源,在国外已经大规模使用多年。
根据在基站多年的运行情况,风力发电可以大规模推广应用,尤其适合在偏远地区、市电不稳地区或维护成本高等站点应用,相信风力发电这一绿色清洁能源作为基站的重要供电电源可以发挥更大作用。
根据用户提供的资料,本方案对风/光互补供电系统进行了分析计算,并提供了具体的供电方案。
本方案的设计遵循颁布的国家标准和相关政策、规定及技术标准,工作中得到客户的大力支持,特此感谢。
附录1.风力发电简介
风能是太阳能在地球表面的一种表现形式,由于地球表面的不同形态对太阳光照的吸热系数不同,在地球表面形成温差,从而引起大气对流运动产生了风能。
风能是取之不竭用之不尽的一种能源。
我国风能资源丰富,可开发利用的风能储量约10亿kW,其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW,共计10亿kW。
但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响,虽然风功率密度较低,风能也较丰富。
风力发电机多为水平轴式,根据安装形式分独杆、拉索、拉杆式风机。
拉索式水平轴风力发电机组结构如下图所示。
风力发电机包括叶片、轮毂(与叶片合称风轮)、发电机、齿轮箱、偏航系统(尾舵)、制动系统、润滑系统、塔架、控制系统(控制器、蓄电池、逆变器)等。
其工作原理是:
当风流过叶片时,由于空气动力的效应带动风轮转动,实现风能向机械能的转换,旋转的风轮通过传动系统驱动发电机旋转,并在控制系统的作用下实现发电能的输出,完成机械能向电能的转换,这就是风力发电机将风能转换成电能的原理。
风资源分布图
附录2.光伏组件的安装角
光伏组件的安装位置应保证在日照所有时间内,没有任何物体或阴影遮蔽,光伏组件的安装必须考虑安装的方位角和倾斜角。
1、方位角
光伏组件的方位角是指组件的垂直面与正南方向的夹角(向东偏设定为负角度,向西偏设定为正角度)。
一般情况下,组件朝向正南(即组件垂直面与正南的夹角为0°
)时,组件发电量是最大的。
在偏离正南(北半球)30°
度时,组件的发电量将减少约10%~15%;
在偏离正南(北半球)60°
时,组件的发电量将减少约20%~30%。
2、倾斜角
光伏组件的倾斜角是指组件平面与水平地面的夹角,光伏组件的安装角度应按照全国主要城市的年平均日照时间及最佳安装倾角表安装,参照下表:
城市
纬度Φ
最佳倾角
年平均
日照时间
哈尔滨
45.68
Φ+3
4.4h
杭州
30.23
3.42h
长春
43.90
Φ+1
4.8h
南昌
28.67
Φ+2
3.81h
沈阳
41.77
4.6h
福州
26.08
Φ+4
3.46h
北京
39.8
5h
济南
36.68
Φ+6
4.44h
天津
39.10
Φ+5
4.65h
郑州
34.72
Φ+7
4.04h
呼和浩特
40.78
5.6h
武汉
30.63
3.80h
太原
37.78
长沙
28.20
3.22h
乌鲁木齐
43.78
Φ+12
广州
23.13
Φ-7
3.52h
西宁
36.75
5.5h
海口
20.03
3.75h
兰州
36.05
Φ+8
南宁
22.82
3.54h
银川
38.48
成都
30.67
2.87h
西安
34.30
Φ+14
3.6h
贵阳
26.58
2.84h
上海
31.17
3.8h
昆明
25.02
Φ-8
4.26h
南京
32.00
3.94h
拉萨
29.70
6.7h
合肥
31.85
Φ+9
3.69h
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