江苏盐城鱼塘供氧项目风光互补供电方案.docx
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江苏盐城鱼塘供氧项目风光互补供电方案
江苏盐城鱼塘增氧项目风光互补供电
系统解决方案
2010年12月23日
江苏盐城鱼塘增氧项目风光互补供电系统解决方案
1、项目总体概况
根据业主提供的资料,本项目安装地点位于江苏省盐城市海边,主要用于鱼塘增氧,为地面离网供电项目。
盐城市位于北纬32.85°~34.22°、东经119.57°~120.45°,平均海拔2-4米,东临黄海,南与南通市接壤,西南与扬州市、泰州市为邻,西与淮安市相连,北隔灌河和连云港市相望,是江苏省省辖市中面积最大的市。
全市地势平坦,河渠纵横,交通发达,物产富饶,素有"渔米之乡"的美称。
考虑到项目地处盐城市临近海域地带,为了充分利用海边充裕的太阳辐照资源和风力资源,项目采用风光互补供电方案,最大限度发挥两种自然资源的互补优势。
在能满足业主供电需求的同时,力求系统成本最低,供电可靠性最高。
2、负载用电需求
根据业主要求,项目需满足13台供氧机每天8小时的用电需求,每台供氧机额定功率为1100瓦,输入电压为380V,负载日总耗能为114.4kWh。
同时,系统应配备蓄电池,从而具备一定的自主储能供电能力,可满足在风电资源较差的条件下连续供能2天。
3、盐城市自然资源
项目所在地经纬度为:
东经120°6′,北纬33°6′,海拔约2-3米。
图3-1项目所在地示意图
3.1太阳辐照资源
以盐城射阳县气象站采集的气象资料为基准,根据美国宇航局(NASA)和加拿大能源署共同开发的光伏软件retscreen测算,不同组件方阵安装倾角对应的辐照量见下表:
表3-1不同倾斜面上太阳辐照资源表
倾角
月份
0°
15°
20°
25°
30°
35°
40°
45°
千瓦时/平方米/天
1月
2.89
3.66
3.87
4.06
4.23
4.37
4.48
4.56
2月
3.59
4.22
4.38
4.52
4.63
4.72
4.77
4.80
3月
3.96
4.29
4.36
4.40
4.42
4.41
4.39
4.33
4月
4.88
5.03
5.03
5.00
4.95
4.87
4.76
4.63
5月
5.36
5.32
5.25
5.17
5.05
4.91
4.75
4.56
6月
4.99
4.88
4.80
4.70
4.58
4.44
4.27
4.09
7月
4.76
4.68
4.62
4.53
4.43
4.30
4.15
3.98
8月
4.67
4.73
4.70
4.65
4.58
4.48
4.36
4.23
9月
4.09
4.33
4.36
4.38
4.37
4.33
4.28
4.20
10月
3.41
3.85
3.95
4.04
4.10
4.13
4.15
4.14
11月
2.97
3.66
3.85
4.02
4.16
4.28
4.37
4.44
12月
2.69
3.49
3.72
3.92
4.10
4.26
4.38
4.48
年平均值
4.02
4.34
4.41
4.45
4.47
4.46
4.43
4.37
平均偏差
0.77
0.48
0.39
0.31
0.24
0.19
0.17
0.20
3.2风力资源
根据盐城市气象局统计的海边风速,海边最大风速月是2月份,月平均风速达6.4m/s,最小风速月是7月份,月平均风速是4.5m/s,全年平均风速5.3m/s。
项目地点具有较为丰富的风力资源。
表3-2:
盐城海边风速
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年均
海边风速
m/s
4.8
6.4
5.7
5.4
5.7
4.8
4.5
5.8
5.4
4.6
4.8
5.8
5.3
4、系统设计原则及技术方案
独立型风光互补供电系统的基本工作原理是:
在风力达到一定的风速时,风力发电机组将风能转换为交流形式的电能,通过整流器整流,给蓄电池充电。
光伏方阵由若干太阳电池板串联和并联构成,其将太阳能直接转换成直流形式的电能,并向蓄电池充电。
蓄电池起着储存和调节电能的作用,当日照充足或风力很大导致产生的电能过剩时,蓄电池将多余的电能储存起来;当系统发电量不足或负载用电量增加时,则由蓄电池向负荷补充电能,并保持供电电压的稳定,经过逆变器逆变后,可供交流负载使用。
风光互补控制器可根据日照的强弱、风力的大小及负荷的变化,不断对蓄电池的工作状态进行切换和调节,使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行,以保证风力、光伏及互补发电系统工作的连续性和稳定性。
图4-1风光互补供电原理图
独立风光互补供电系统应充分考虑到风力资源和太阳辐照资源在一年中不同月份分布的互补性,力求全年供应电能均衡。
如此设计可以使夏天不会有太多的电力盈余,冬天不至于“供不应求”,使蓄电池全年基本处于能量平衡的状态,有利于提高蓄电池的寿命。
在保证系统供电可靠性的同时,通过对风机系统和光伏系统的合理匹配,最大限度的降低系统初始投入成本,并进一步降低蓄电池的维护成本,从而将系统成本降至最低。
通过对项目地点太阳辐照资源和风力资源分布的深度分析,风力资源在2月风最大,随着月份增加风速减小,6月份基本是一谷值,8、9月份风速增大。
通过与太阳能资源分布对比发现,全年中太阳资源较差的月份风力资源均较为丰富,两种资源具有较好的互补性,配合使用可以提高系统供电的可靠性。
根据用户负载用电需求,以保障系统供电为基础,以系统成本最低为设计原则,通过对风光互补系统进行合理优化配置。
本方案采用30千瓦的风机与29.16千瓦的太阳能电池阵列匹配,作为系统的供能单元。
虽然倾角为30度时可使太阳能电池阵列全年发电最大,但月发电量平均偏差较大。
通过计算机模拟,倾角为40度时,基本满足太阳能全年发电损失最小,月发电量平均偏差最小,故光伏阵列采用40度的倾角设计。
根据逆变器直流输入侧电压要求及系统电气元件最佳电压范围,采用9个组件串联作为一个支路,每个支路的工作电压为331.2V,在控制器直流输入范围内,并且可以良好的为蓄电池充电。
方阵共18个支路并联,电流为87.66A,在控制器允许输入范围内。
逆变器直流输入侧电压要求220V,故蓄电池组的工作电压为220V为最优。
根据业主要求,储能系统需具有2天自主供电能力,根据负载日用电需求及蓄电池组的充放电效率,蓄电池组采用2V/800Ah的子电池共220块,110块串联为一组,2组并联。
5、风光互补系统发电量测算
30kW风机和29.16kW太阳能电池互补电站年供电量计算
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
辐照度
kWh/day/m2
4.48
4.77
4.39
4.76
4.75
4.27
4.15
4.36
4.28
4.15
4.37
4.38
风速m/s
4.8
6.4
5.7
5.4
5.7
4.8
4.5
5.8
5.4
4.6
4.8
5.8
负载月用电量
/kWh
3546
3203
3546
3432
3546
3432
3546
3546
3432
3546
3432
3546
太阳能月发电量
/kWh
2591
2493
2537
2666
2748
2392
2401
2525
2396
2401
2448
2536
风机月发电量
/kWh
997
1329
1184
1122
1184
997
935
1205
1122
956
997
1205
系统月发电量
/kWh
3588
3822
3721
3788
3932
3389
3336
3730
3517
3357
3445
3740
系统每月盈亏
/kWh
42
619
175
356
385
-43
-210
183
85
-190
13
194
累计亏欠/kWh
-400
系统可靠性
99%
表5-1风光互补发电量测算
图5-1负载用电与风光系统供电对比
通过图5-1可知,风光互补系统全年均能为负载提供充足的电力供应,配合储能系统,从而使整体供电系统具有较高的可靠性。
较小的电力盈余和年累计亏欠,证明系统配置的合理性。
6、关键设备选型
6.1风机选型说明
风机采用30kW风机,发电性能优越,产品质量可靠的性能,售后服务一流。
产品远销欧美、中东、东南亚、澳洲等43个国家和地区,有着丰富的设计,生产,安装经验。
风机相关配件及实物图片见下表:
拉索杆
立杆总高度:
18米
壁厚:
8mm
立杆直径:
400(mm)
法兰尺寸:
370*370*16mm
材质:
Q235优质钢管
表面处理:
喷漆防腐处理
电机
风轮直径:
12.5(m)输出电压:
380V
启动风速:
3(m/s)工作风速:
3-30(m/s)
安全风速:
50(m/s)机壳材质:
压铸铁
额定转速:
120(r/m)额定风速:
12(m/s)
额定功率:
30kW最大功率:
35kW
叶片
叶片材质:
玻璃钢手工制品
叶片数量:
3片
叶片直径:
12.5M
导流罩
导流罩材质:
玻璃钢手工制品
导流罩数量:
1个
表6-1风机配件说明
图6-1风机实物图
6.2太阳能电池选型说明
太阳能电池阵列方阵选取180W的单晶组件162块,共29.16kW装机容量。
单晶硅组件技术成熟,发电性能稳定,电性能参数与控制器、蓄电池等系统部件匹配良好,为离网光伏发电系统的首选。
180单晶硅电池电性能参数详见下表:
额定功率Pmax
180W
额定电压Vmp
36.8V
额定电流Imp
4.87A
开路电压Voc
45.0V
短路电流Isc
5.25A
系统耐压
1000V
开路电压温度系数
-0.37%
尺寸
1580mm×808mm
表6-2180W单晶硅电池组件电性能参数
控制器采用30kW风机输入+30kW太阳能组件输入风光互补专用控制器,具体参数如下:
风光互补控制器
额定风机功率:
30kW
额定太阳能功率:
30kW
直流输入电压范围:
230V-450V
交流输入电压范围:
190V-380V
太阳能电流输入范围:
0-150A
额定直流输出电压:
220V
输出最大电流:
150A
额定蓄电池电压:
220V
蓄电池浮充电压点:
264V
控制方式:
PWM(脉宽调制)
显示方式:
LCD(液晶显示)
显示参数:
蓄电池电压,充电电流,状态参数
散热方式:
风扇散热
保护功能:
太阳能电池防反冲保护、太阳能电池接反保护、蓄电池接反保护、蓄电池开路保护、风机自动刹车和手动刹车保护
使用环境温度:
-20~50℃
使用海拔:
≤4000m
环境湿度:
0~90%,不结露
表6-3风光互补控制器电性能参数
逆变器采用50千瓦离网逆变器,具体参数如下:
50kW离网逆变器
输出额定容量:
50kW
额定蓄电池电压:
220V
输入端电压:
DC180V-300V
额定输出电压:
380VAC
输出波形:
纯正弦波
显示方式:
LCD液晶显示
显示参数:
电工作状态、市电电压、输出电压、电流、电池电压、故障报警、故障类型
散热方式:
风扇散热
波形失真率:
输出正弦波≤2%(线性负载)≤5%(非线性负载)
输出频率:
50HZ±0.1%
过载能力:
120%3min、150%10s
逆变效率:
Max.90%
噪音(1米):
≤40dB
保护功能:
欠压、过压保护,输出过载、短路、过热保护
工作方式:
逆变优先,市电后备
使用环境温度:
0~90%,不结露
根据项目负载电压要求及业主需求,储能系统需具有2天自主供电能力,根据负载日用电需求及蓄电池组的充放电效率,蓄电池组采用2V/800Ah的子电池共220块,110块串联为一组,2组并联。
项目具体的系统设计方案,待项目地点实际考察后及与业主进一步沟通交流后,我公司将进行优化设计。
7、主要电气元件用量及报价
盐城30kW风机和30kW光伏电池互补型独立供电系统造价预算
序号
项目名称
分部分项
名称
单位
数量
单价(元)
总价
备注
1
材
料
费
风力发电机
30kW风力发电机
台
1
2
太阳能电池板
180W单晶硅电池
块
162
总峰值功率29.16kW
3
逆变器
离网逆变器(50kW)
台
1
380V
三相输出
4
控制器
风光互补控制器(30kW+30kW)
台
1
定制
5
蓄电池
2V/800Ah
套
220
6
汇流箱
防雷汇流箱
18汇1
套
1
7
电缆及其相关
光伏线缆
套
1
线缆用量根据负载实际分布情况而定
8
防雷系统
防雷接地系统
套
1
9
支架系统
钢材
套
1
10
鱼塘增氧机
套
13
曝气式(进口)
10
总报价
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