風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目一太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計學習目標

①熟練掌握太陽能發(fā)電的原理。

②掌握太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成。

③初步掌握太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計方法。

項目描述

為西安地區(qū)設計一套太陽能LED景觀燈，燈具功率為30W，每天工作6小時，工作電壓為12伏，蓄電池維持天數(shù)取5天。要求完成系統(tǒng)設計，確定有關(guān)部件規(guī)格，畫出系統(tǒng)連接示意圖。相關(guān)知識一、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的原理及組成二、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計

三、太陽能光伏系統(tǒng)的檢查與試驗

一、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的原理及組成圖1－1太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)示意圖1．太陽能電池方陣圖1－2太陽能電池單體、組件和方陣

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的最核心的器件是太陽能電池，太陽能電池方陣由若干太陽能電池組件組成，太陽能電池組件由若干太陽能電池單體構(gòu)成，太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元。1．太陽能電池方陣硅片腐蝕清洗與制絨擴散制結(jié)刻蝕鍍減反射膜絲網(wǎng)印刷高溫燒結(jié)測試分選包裝入庫硅片切割硅片清洗與測試圖1-5太陽能電池生產(chǎn)工藝流程圖1．太陽能電池方陣圖1-8太陽能電池組件

1．太陽能電池方陣圖1-9太陽能電池組件生產(chǎn)流程圖

組件層壓電池準備電池串焊接電池串敷設修邊組件擦拭安裝邊框、接線盒組件測試分檔包裝入庫1．太陽能電池方陣圖1-10太陽能電池的電流－電壓特性曲線

1．太陽能電池方陣歐貝黎新能源科技股份有限公司的型號為EP125M/72-185的組件的電氣參數(shù)。型號EP125M/72-185W電氣參數(shù)最大輸出功率Pm（W）*185公差（%）0/+3最佳工作電壓Vmp（V）*35.59最佳工作電流Imp（A）*5.262開路電壓Uoc（V）*44.29短路電流Isc（A）*5.696電池片轉(zhuǎn)換效率ηc（%）*14.49最大系統(tǒng)電壓（V）1000工作溫度（℃）-40—85峰值功率的溫度系數(shù)Tk（Pm）-0.46%/K開路電壓的溫度系數(shù)Tk（Voc）-0.39%/K短路電流的溫度系數(shù)Tk（Isc）+0.031%/K1．太陽能電池方陣歐貝黎新能源科技股份有限公司的型號為EP125M/72-185的組件的機械參數(shù)。型號EP125M/72-185W機械參數(shù)太陽能電池片單晶太陽能電池片125x125毫米電池片數(shù)量72（6*12）組件尺寸1580×808×35毫米重量15kg玻璃3.2毫米厚度低鐵超白鋼化玻璃邊框陽極鋁邊框接線盒IP67以上2．控制器1）控制器的功能太陽能光伏控制器主要由控制電路、開關(guān)元件和其他基本電子元件組成，它是太陽能光伏系統(tǒng)的核心部件之一，同時是系統(tǒng)平衡的主要組成部分。2．控制器太陽能控制器的功能：①防止蓄電池過充電與過放電，延長蓄電池使用壽命；②防止蓄電池、太陽能電池板或電池方陣極性接反；③防止逆變器、控制器、負載與其他設備內(nèi)部短路；④能夠保護雷擊引起的擊穿；⑤具有溫度補償功能；⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種狀態(tài)，有：環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警、電池方陣工作狀態(tài)、蓄電池（組）電壓、輔助電源狀態(tài)、負載狀態(tài)等。2．控制器2）控制器的主要技術(shù)參數(shù)（1）最大工作電流。（2）系統(tǒng)電壓。（3）電路自身損耗。（4）太陽能電池方陣輸入路數(shù)。（5）工作環(huán)境溫度。（6）蓄電池的過充電保護電壓（HVD）。（7）蓄電池充電浮充電壓。（8）蓄電池的過放電保護電壓（LVD）。（9）其他保護功能。2．控制器3）控制器的發(fā)展趨勢①具有過充、過放、過載保護、電子短路、獨特的防反接保護等全自動控制功能。②一般利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制特性。③運用單片機和專用軟件，實現(xiàn)智能控制。④通常采用串聯(lián)式PWM充電主電路。⑤使用LED發(fā)光管指示，直觀的可以了解當前蓄電池狀態(tài)，讓用戶掌握使用狀況。⑥控制全部采用工業(yè)級芯片。⑦取消了電位器調(diào)整控制設定點，而運用Flash存儲器記錄各工作控制點。⑧使用了數(shù)字LED顯示及設置。⑨全密封防水要求。2．控制器4）光伏控制器的分類及電路原理

①并聯(lián)型控制器②串聯(lián)型控制器③脈寬調(diào)制（PWM）型控制器④多路控制器⑤智能型控制器⑥最大功率點跟蹤控制器2．控制器5）控制器的配置選型（1）控制器的額定負載電流。（2）系統(tǒng)工作電壓。（3）額定輸入路數(shù)和電流。3．直流/交流逆變器逆變器是電力電子技術(shù)的一個重要應用方面。電力電子技術(shù)是電力、電子、自動控制、計算機及半導體等多種技術(shù)相互滲透與有機結(jié)合的綜合技術(shù)。通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設備或整流器。與之相對應，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設備或逆變器。3．直流/交流逆變器逆變器的發(fā)展可以分為以下幾個階段：1956年——1980年，這一階段是傳統(tǒng)階段，其主要特征是：開關(guān)器件的開關(guān)速率低，輸出的電壓波形改善的方法多以多重疊加法為主，體積和質(zhì)量都比較大，且效率低。正弦波逆變技術(shù)從這個階段開始出現(xiàn)。1981年——2000年，這階段是高頻化階段，其主要特征是：開關(guān)器件的跨管速率變高，波形改善以PWM為主，逆變器體積小、逆變速率顯著提高，正弦波逆變器這個階段已經(jīng)逐漸完善。2000年以來，這一階段的特征是：逆變器的綜合性高較高，低速開關(guān)與高速開關(guān)搭配使用，安全穩(wěn)定環(huán)保的技術(shù)出現(xiàn)。3．直流/交流逆變器逆變器種類

1）方波逆變器2）階梯波逆變器3）正弦波逆變器

3．直流/交流逆變器光伏逆變器的主要技術(shù)指標

１）輸出電壓的穩(wěn)定度２）輸出電壓的波形失真度３）額定輸出頻率４）負載功率因數(shù)５）逆變器效率

6）額定輸出電流（或額定輸出容量）

7）保護措施

8）啟動特性

9）噪聲3．直流/交流逆變器逆變器的工作原理

4．蓄電池組蓄電池組是光伏電站的貯能裝置，由它將太陽能電池方陣從太陽輻射能轉(zhuǎn)換來的直流電轉(zhuǎn)換為化學能貯存起來，以供應用。其作用是儲存太陽能電池方陣受光照時所發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。4．蓄電池組太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)對所用蓄電池組的基本要求是：①自放電率低；②使用壽命長；③深放電能力強；④充電效率高；⑤少維護或免維護；⑥工作溫度范圍寬；⑦價格低廉。4．蓄電池組

電池的安裝（1）蓄電池與控制器的聯(lián)接。聯(lián)接蓄電池,一定要注意按照控制器的使用說明書的要求聯(lián)接,而且電壓一定要符合要求。若蓄電池的電壓低于要求值時,應將多塊蓄電池串聯(lián)起來,使它們的電壓達到要求。（2）安裝蓄電池的注意事項。①加完電解液的蓄電池應將加液孔蓋擰緊,防止有雜質(zhì)掉入電池內(nèi)部。膠塞上的通氣孔必須保持暢通。②各接線夾頭和蓄電池極柱必須保持緊密接觸。聯(lián)接導線接好后,需在各聯(lián)接點涂上一層薄凡士林油膜,以防接點銹蝕。4．蓄電池組③蓄電池應放在室內(nèi)通風良好、不受陽光直射的地方。距離熱源不得少于2米。室內(nèi)溫度應經(jīng)常保持在10－25℃之間。④蓄電池與地面之間應采取絕緣措施,例如墊置木板或其他絕緣物,以免因電池與地面短路而放電。⑤放置蓄電池的位置應選擇在離太陽能電池方陣較近的地方。聯(lián)接導線應盡量縮短；導線線徑不可太細。這樣可以減少不必要的線路損耗。⑥酸性蓄電池和堿性蓄電池不允許安置在同一房間內(nèi)。⑦對安置蓄電池較多的蓄電池室,冬天不允許采用明火保溫,應用火墻來提高室內(nèi)溫度。4．蓄電池組③蓄電池應放在室內(nèi)通風良好、不受陽光直射的地方。距離熱源不得少于2米。室內(nèi)溫度應經(jīng)常保持在10－25℃之間。④蓄電池與地面之間應采取絕緣措施,例如墊置木板或其他絕緣物,以免因電池與地面短路而放電。⑤放置蓄電池的位置應選擇在離太陽能電池方陣較近的地方。聯(lián)接導線應盡量縮短；導線線徑不可太細。這樣可以減少不必要的線路損耗。⑥酸性蓄電池和堿性蓄電池不允許安置在同一房間內(nèi)。⑦對安置蓄電池較多的蓄電池室,冬天不允許采用明火保溫,應用火墻來提高室內(nèi)溫度。二、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計1.負載每天總耗電量計算2.蓄電池容量的確定3.光伏方陣最佳方位角的確定4.光伏方陣最佳傾角的確定5.計算傾斜面上日輻射量6.估算方陣電流7.確定最佳電流8.方陣電壓計算9.方陣功率計算1.負載每天總耗電量計算對于負載的估算，是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)設計和定價的關(guān)鍵因素之一。通常列出所有負載的名稱、功率要求、額定工作電壓和每天用電時間。對于交流和直流負載都要同樣列出，功率因數(shù)在交流功率計算中可不必考慮。然后，將負載分類并按工作電壓分組，計算每一組的總的功率要求。接著，選定系統(tǒng)工作電壓，計算整個系統(tǒng)在這一電壓下所要求的平均安培·小時（Ah）數(shù)，也就是算出所有負載的每天平均耗電量之和。2.蓄電池容量的確定d---放電深度C---蓄電池標稱容量CR---蓄電池剩余容量

C－蓄電池容量S－蓄電池供電支持的天數(shù)（一般取5～10）QI－負載平均每天用電量DOD－蓄電池放電深度（一般取60%）ηout-從蓄電池到負荷的效率（一般取0.85～0.95）K－蓄電池放電容量修正系數(shù)（一般取1.2）等于蓄電池Amp-hour效率的倒數(shù)。

4.光伏方陣最佳傾角的確定城市緯度

Φ最佳傾角城市緯度

Φ最佳傾角哈爾濱45.68Φ+3杭州30.23Φ+3長春43.90Φ+1南昌28.67Φ+2沈陽41.77Φ+1福州26.08Φ+4北京39.8Φ+4濟南36.68Φ+6天津39.10Φ+5鄭州34.72Φ+7呼和浩特40.78Φ+3武漢30.63Φ+7太原37.78Φ+5長沙28.20Φ+65.計算傾斜面上日輻射量（１）直接輻射分量HBT。

HBT=HBRB

5.計算傾斜面上日輻射量（2）天空散射輻射分量HdT。在各向同性時：5.計算傾斜面上日輻射量地面反射輻射分量HrT。

故斜面上太陽輻射量即為：通常計算時用上式即可滿足要求。如考慮天空散射的各向不同性，則可用下式計算：6、估算方陣電流求出平均日照時數(shù)：

方陣應輸出的最小電流為：方陣應輸出的最大電流為：7.確定最佳電流方陣的最佳額定電流介于Imin和Imax這兩個極限值之間，具體數(shù)值可用嘗試法確定。先選定一電流值I，然后對蓄電池全年荷電狀態(tài)進行檢驗8．方陣電壓計算方陣的電壓輸出要足夠大，以保證全年能有效地對蓄電池充電。方陣在任何季節(jié)的工作電壓應滿足：

V=Vf+Vd8．方陣電壓計算方陣的電壓輸出要足夠大，以保證全年能有效地對蓄電池充電。方陣在任何季節(jié)的工作電壓應滿足：

V=Vf+Vd9．方陣功率計算由于溫度升高時，太陽電池的輸出功率將下降，因此要求系統(tǒng)即使在最高溫度下也能確保正常運行，所以在標準測試溫度下（25C）方陣的輸出功率應為：三、太陽能光伏系統(tǒng)的檢查與試驗1．太陽能光伏系統(tǒng)的檢查種類2．太陽能光伏系統(tǒng)的檢查內(nèi)容3.太陽能光伏系統(tǒng)的試驗方法1．太陽能光伏系統(tǒng)的檢查種類（1）系統(tǒng)安裝完成時的檢查（2）日常檢查（3）定期檢查2．太陽能光伏系統(tǒng)的檢查內(nèi)容（1）太陽電池組件的檢查（2）陣列臺架的檢查（3）連接箱的檢查（4）功率調(diào)節(jié)器的檢查（5）系統(tǒng)并網(wǎng)裝置的檢查（6）配線電纜的檢查3.太陽能光伏系統(tǒng)的試驗方法（1）絕緣電阻試驗（2）絕緣耐壓試驗（3）接地電阻試驗（4）太陽電池陣列的出力試驗（5）系統(tǒng)并網(wǎng)保護裝置試驗風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目二風力發(fā)電系統(tǒng)設計學習目標 ①熟練掌握風力發(fā)電系統(tǒng)組成。

②掌握風力發(fā)電系統(tǒng)組成部件功能及選型依據(jù)。

③初步掌握風力發(fā)電系統(tǒng)設計方法。項目描述

設計一套1kW的獨立運行的風力發(fā)電系統(tǒng)，具體包括： ●確定風力機裝機容量； ●風力發(fā)電機選型； ●蓄電池容量確定； ●電力變換單元設計方案確定； ●電力變換單元主要元件選型； ●逆變器選型。相關(guān)知識一、系統(tǒng)基本組成二、風力機結(jié)構(gòu)三、風力發(fā)電系統(tǒng)主要類型四、風力機運行特性五、發(fā)電機六、電力變換單元七、蓄電池八、控制器一、系統(tǒng)基本組成圖2-1離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖

二、風力機結(jié)構(gòu)風力機一般分為水平軸和垂直軸兩種，垂直軸的風力機主要缺點是轉(zhuǎn)矩脈動大，在遇到強風時不易調(diào)速，在80年代后期各國己經(jīng)停止了對這種風車的研制和開發(fā)，現(xiàn)在的風力機主要是水平軸螺旋槳推進器型的。水平軸風力機主要由風輪、回轉(zhuǎn)體、調(diào)速機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu)、手剎車機構(gòu)、增速齒輪箱、發(fā)電機、塔架等部件所組成。三、風力發(fā)電系統(tǒng)主要類型1．定槳距失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組2．變槳距調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組3．主動失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組4．變速恒頻風力發(fā)電機組1．定槳距失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組定槳距是指槳葉與輪毅的連接是固定的，槳距角固定不變，即當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。失速型是指槳葉翼型本身所具有的失速特性，當風速高于額定風速時，氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，效率降低，來限制發(fā)電機的功率輸出。2．變槳距調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組變槳距是指安裝在輪毅上的葉片通過控制改變其槳距角的大小。其調(diào)節(jié)方法為：當風電機組達到運行條件時，控制系統(tǒng)命令調(diào)節(jié)槳距角調(diào)到45°，當轉(zhuǎn)速達到一定時，再調(diào)節(jié)到0°直到風力機達到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；在運行過程中，當輸出功率小于額定功率時，槳距角保持為0°位置不變，不作任何調(diào)節(jié);當發(fā)電機輸出功率達到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，使發(fā)電機的輸出功率保持在額定功率。3．主動失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組將定槳距失速調(diào)節(jié)型與變槳距調(diào)節(jié)型兩種風力發(fā)電機組相結(jié)合，充分吸取了被動失速和槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點，槳葉采用失速特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用變槳距調(diào)節(jié)。在低風速時，將槳葉節(jié)距調(diào)節(jié)到可獲取最大功率位置，槳距角調(diào)整優(yōu)化機組功率的輸出；當風力機發(fā)出的功率超過額定功率后，槳葉節(jié)距主動向失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值以下，限制機組最大功率輸出，隨著風速的不斷變化，槳葉僅需要微調(diào)維持失速狀態(tài)。制動剎車時，調(diào)節(jié)槳葉相當于氣動剎車，很大程度上減少了機械剎車對傳動系統(tǒng)的沖擊。4．變速恒頻風力發(fā)電機組變速恒頻是指在風力發(fā)電的過程中，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以跟蹤風速的變化，由于轉(zhuǎn)速發(fā)生變化必然導致發(fā)電機頻率的變化，必須采用適當?shù)目刂剖侄?AC-DC-AC或AC-AC變頻器)來保證與電網(wǎng)同頻率后并入電網(wǎng)。機組在葉片設計上采用了變槳距結(jié)構(gòu)。四、風力機運行特性風力機的運行特性主要包括以下4部分。1．葉尖速比與風能利用系數(shù)2．最大功率曲線3．實際輸出功率4．轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性1．葉尖速比與風能利用系數(shù)圖2-2典型Cp=f(λ)曲線2．最大功率曲線Pt=

圖2-3功率—轉(zhuǎn)速特性曲線

3．實際輸出功率圖2-4某風力機輸出功率曲線4．轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性由于系統(tǒng)本身機械性能、電氣特性的限制，轉(zhuǎn)矩、功率和轉(zhuǎn)速不可能無限大，在達到極限后必須進行運行保護控制，使系統(tǒng)能夠安全運行。

五、發(fā)電機發(fā)電機承擔了機械能到電能的轉(zhuǎn)換任務。它不僅直接影響這個轉(zhuǎn)換過程的性能、效率和供電質(zhì)量，而且也影響到整個系統(tǒng)的運行方式、效率和裝置結(jié)構(gòu)。因此，選用可靠性高、效率高、控制及供電性能良好的發(fā)電機系統(tǒng)，是風力發(fā)電工作的一個重要任務。由于風力發(fā)電機的應用場所與一般發(fā)電機不同，其技術(shù)要求有其特殊性，在性能上又必須與風力機有良好的匹配，獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機的型式一般為三相交流同步發(fā)電機五、發(fā)電機獨立運行小型風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機應該符合以下主要的技術(shù)要求：●發(fā)電機額定運行時，其輸出交流電壓的頻率不小于20Hz；●發(fā)電機應能承受短路機械強度試驗而不發(fā)生損壞及有害變形，試驗應在當發(fā)電機空載轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時進行，在交流側(cè)三相短路，歷時3s；●發(fā)電機的工作轉(zhuǎn)速范圍1kW及以下(含1kW)為65%~150%額定轉(zhuǎn)速，2kW及以上(含2kW)為65%~125%額定轉(zhuǎn)速；●在65%額定轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機的空載電壓應不低于額定電壓；●當發(fā)電機在額定電壓下并輸出額定功率時，其轉(zhuǎn)速應不大于105%額定轉(zhuǎn)速；●在最大工作轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機應能承受輸出功率增大至1.5倍額定值的過載運行，歷時5min；●直流輸出端輸出額定功率時，其效率的保證值應符合表2-2的規(guī)定；●發(fā)電機在空載情況下，應能承受2倍的額定轉(zhuǎn)速，歷時2min，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞及有害變形；●發(fā)電機定子繞組應能承受歷時1min的耐電壓試驗而不發(fā)生擊穿。

六、電力變換單元由于風能的隨機性，發(fā)電機所發(fā)出電能的頻率和電壓都是不穩(wěn)定的，以及蓄電池只能存儲直流電能，無法為交流負載直接供電。因此，為了給負載提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的電能和滿足交流負載用電，需要在發(fā)電機和負載之間加入電力變換裝置，由整流器、DC/DC變換器和逆變器組成。1．整流器圖2-6可控整流橋圖2-7不可控整流橋2．DC/DC變換器圖2-8Buck變換器3．逆變器逆變器的功能是將蓄電池所存儲和整流橋輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為負載所需要的交流電能。逆變器按輸出功率分為:100W、200W、5OOW、1000W、2000W、5000W等。逆變器按輸人方式分為兩種：（1）直流輸入型:逆變器輸入端直接與電瓶連接的產(chǎn)品；（2）交流輸入型:逆變器輸入端與風力發(fā)電機組的發(fā)電機交流輸出端連接的產(chǎn)品，即控制、逆變一體化的產(chǎn)品。七、蓄電池圖2-9鉛酸蓄電池充放電時端電壓的變化曲線七、蓄電池常用的充電方法（1）恒流充電（2）恒壓充電（3）兩階段、三階段充電（4）智能充電（5）均衡充電七、蓄電池放電控制技術(shù)（1）放電電壓控制法是在蓄電池組進行放電時，系統(tǒng)控制是維持直流母線電壓的穩(wěn)定，這樣能保證供給負載變化情況下，及時提供足夠的能量。當蓄電池組的電壓接近蓄電池組過放電壓時，給出報警;低于下限時，本組蓄電池就停止放電。（2）放電電流的控制法是在當一個蓄電池組的放電電流小于等于其額定放電電流時，不進行電流調(diào)節(jié)。當有大于其額定放電電流的組時，對蓄電池實行限流控制。即只有蓄電池的放電電流大于設定的放電電流時，其調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)才會起作用;否則，這個電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)對系統(tǒng)不起作用。（3）放電深度控制法是當蓄電池組的放電深度大于其設定的放電深度時，蓄電池將停止向負載放電。這主要是為延長蓄電池的使用壽命而設置的。蓄電池放電深度的大小，可根據(jù)實際要求通過設定值得到。八、控制器、蓄電池控制器在獨立運行系統(tǒng)中是一個非常重要的部件，它不但控制、協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的正常運行，而且實時檢測系統(tǒng)各參數(shù)以防異常情況的出現(xiàn)，一旦檢測到異常，它能夠自動保護并報警。這些保護包括:蓄電池組過壓、欠壓保護，發(fā)電機的超速、過流保護。風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目三風光互補LED路燈系統(tǒng)設計學習目標

①熟練掌握風光互補路燈系統(tǒng)的原理。

②掌握風光互補LED路燈系統(tǒng)的組成。

③初步掌握風光互補LED路燈系統(tǒng)設計方法。項目描述

為北京佛爺頂?shù)貐^(qū)建設風光互補LED路燈系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的設計及部件的選型。系統(tǒng)要求的蓄電池電壓24V,蓄電池放電深度70%，蓄能天數(shù)為4天,LED路燈分主燈和輔燈，主燈功率80W，輔燈功率20W，每天照明時間10小時，道路長度2000米。相關(guān)知識一、緒論二、風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理三、LED照明四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計一、緒論1．背景與意義能源是人類生存的基本要素，也是國民經(jīng)濟發(fā)展的主要物質(zhì)基礎。常規(guī)能源資源面臨日益枯竭的窘境。近年來，世界各國逐漸認識到能源對人類的重要性，加大了新能源和可再生能源的人力和物力的投入。目前在眾多可再生能源與新能源技術(shù)開發(fā)中，發(fā)展最成熟、最具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景，最具競爭力、潛力最大的就是風力發(fā)電和太陽能發(fā)電(。一、緒論風光互補發(fā)電比單獨風力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下優(yōu)點：●利用風能、太陽能的互補性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性；●在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量?！裢ㄟ^合理地設計與匹配，可以基本上由風光互補發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動備用電源如柴油機發(fā)電機組等，可獲得較好的社會效益和經(jīng)濟效益。一、緒論2.風光互補發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀(1)風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀(2)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀(3)風光互補發(fā)展現(xiàn)狀一、緒論4．風光互補發(fā)電系統(tǒng)的應用前景無電農(nóng)村的生活、生產(chǎn)用電半導體室外照明中的應用航標上的應用監(jiān)控電源中的應用通信基站中的應用抽水蓄能電站中的應用一、緒論5.風光互補發(fā)電系統(tǒng)配置要求

風光互補發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光電板、小型風力發(fā)電機組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器（交流系統(tǒng)）等幾部分組成，發(fā)電系統(tǒng)各部分容量的合理配置對保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要。系統(tǒng)配置應考慮的因素：（1）用電負荷的特征（2）太陽能和風能的資源狀況二、風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理1.風力發(fā)電

風力發(fā)電機控制器逆變器交流負載直流負載蓄電池二、風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理2.太陽能發(fā)電控制器蓄電池逆變器交流負載直流負載二、風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理3.風光互補發(fā)電系統(tǒng)的組成

風力發(fā)電機控制器蓄電池組逆變器交流負載風葉電池組件直流負載三、LED照明1．LED的原理LED是發(fā)光二極管(LightEmittingoiode)的簡稱,也被稱作發(fā)光二極管,這種半導體器件一般是作為指示燈、顯示及照明使用,它不但能夠高效率地直接將電能轉(zhuǎn)化為光能,而且擁有很長的使用壽命,與傳統(tǒng)燈泡相比,具備不易碎,非常省電的特點。三、LED照明三、LED照明LED光源從根本上改變了光源發(fā)光機理，在提升照明質(zhì)量和效用的同時，還可以改善環(huán)境、節(jié)約能源，具有很高的經(jīng)濟效益。目前，白光LED光源正在各個領域慢慢吞噬傳統(tǒng)光源的市場。它的應用領域主要有：局部范圍低照度照明、液晶(LCD)顯示的背光源、交通照明、室內(nèi)照明及特殊照明等。三、LED照明目前，LED實現(xiàn)白光的方法主要有如下幾種方式：通過紅、綠、藍三基色多芯片組合以合成白光。使用藍光LED芯片激發(fā)YAG黃色熒光粉，由LED藍光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光。采用紫外光LED(UVLED)激發(fā)三基色熒光粉合成白光。在藍色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復合得到白光。三、LED照明LED燈的特點

：節(jié)能環(huán)保美化生活壽命長啟動時間短結(jié)構(gòu)牢固可以做成薄型燈具三、LED照明LED燈具中重要的參數(shù)含義

：光通量光效光強照度色溫照度均勻度環(huán)境比（SR）三、LED照明各參數(shù)間的關(guān)系及常用的公式：光效=光通量/實際功率照度=光強/距離2平均照度=光通量/面積三、LED照明LED燈與傳統(tǒng)燈效率對比：三、LED照明LED路燈設計

：光學設計散熱設計LED路燈的驅(qū)動電源四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計1.風光互補路燈系統(tǒng)運行方式

（1）風光互補路燈直流系統(tǒng)方式風力發(fā)電機組太陽能電池組件智能控制器蓄電池組DC路燈四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計1.風光互補路燈系統(tǒng)運行方式

（2）風光互補路燈220V交流系統(tǒng)風力發(fā)電機太陽能電池組件控制/逆變器路燈控制器蓄電池組220V路燈四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計1.風光互補路燈系統(tǒng)運行方式

（3）市電補充方式太陽能電池組件風力發(fā)電機組控制/逆變器蓄電池組市電AC220V自動切換路燈控制器220V路燈四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計2．風光互補路燈系統(tǒng)設計原則四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計2．風光互補路燈系統(tǒng)設計原則在項目設計時一般要參照如下標準：《風力發(fā)電機組第1部分通用技術(shù)條件》GB/T19960.12005《小型風力發(fā)電機技術(shù)條件》GB10760.1-1989《離網(wǎng)型用戶風光互補發(fā)電系統(tǒng)》GB/T19115.1-2003《風力發(fā)電機組塔架》GB/T19072-2003《離網(wǎng)型風力發(fā)電機組用控制器技術(shù)條件》JB/T6939.1-2004《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分試驗方法》GB/T2423-2001《城市道路照明設計標準》（CJJ45-2006）四、風光互補路燈系統(tǒng)的設計設備選型風力發(fā)電機的選擇太陽能電池組件的選擇燈源選擇蓄電池的選擇燈桿配置及說明路燈控制器風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目四基于PLC的風光互補發(fā)電系統(tǒng)設計學習目標 ①熟練掌握風光互補發(fā)電的原理。

②掌握風光互補發(fā)電系統(tǒng)的組成。

③初步掌握風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。項目描述

本系統(tǒng)總的設計要求能實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)及風力發(fā)電系統(tǒng)的正常工作?？梢詫崿F(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動及手動逐日控制，使光伏發(fā)電系統(tǒng)能最大程度的利用太陽能資源，對風力機實現(xiàn)基本的保護控制，對系統(tǒng)中的蓄電池組實現(xiàn)過充電、過放電保護；同時，系統(tǒng)可以根據(jù)負載狀況，根據(jù)預設的控制策略，實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)的合理工作。相關(guān)知識一、風光互補系統(tǒng)組成二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹四、S7-200配置及功能一、風光互補系統(tǒng)組成一、風光互補系統(tǒng)組成光伏發(fā)電基本原理

當太陽光照射到太陽電池上時，產(chǎn)生光生電子一空穴對。在電池的內(nèi)建電場作用下，光生電子和空穴被分離，太陽電池的兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，若在內(nèi)建電場的兩側(cè)引出電極并接上負載，則在負載中就有“光生電流”流過，從而獲得功率輸出。這樣，太陽光能就直接變成了可付諸使用的電能。一、風光互補系統(tǒng)組成風力發(fā)電機組的基本原理二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹1．逐日控制系統(tǒng)簡介據(jù)試驗測定,提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率的一種重要途徑是設計光伏組件的自動跟蹤,通過控制太陽能光伏組件隨太陽的位置變化調(diào)整偏轉(zhuǎn)角度，使太陽光線盡量垂直入射到太陽能電池板上，從而最大限度地接收太陽輻射能量。同等環(huán)境條件下,相同功率的電池組件采用自動跟蹤安裝比采用固定安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量提高25%以上。二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹2．逐日裝置分類（1）壓差式逐日裝置（2）控放式逐日裝置（3）光電式跟蹤裝置（4）視日運動軌跡式跟蹤裝置（5）CCD圖像跟蹤裝置二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹視日運動軌跡式跟蹤分為兩種，單軸式和雙軸式跟蹤。單軸跟蹤系統(tǒng)二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹雙軸跟蹤系統(tǒng)二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹3．太陽能跟蹤控制器機械結(jié)構(gòu)太陽能跟蹤控制器的機械結(jié)構(gòu)主要由5部分構(gòu)成：1是底座支架；2是水平旋轉(zhuǎn)自由度方向機構(gòu)；3是豎直旋轉(zhuǎn)自由度方向機構(gòu)；4是電池板支撐機構(gòu)；5是傳感器裝置部分。二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹3．太陽能跟蹤控制器機械結(jié)構(gòu)二、光伏發(fā)電逐日系統(tǒng)介紹4．太陽能跟蹤控制器機械結(jié)構(gòu)的工作原理三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹1．偏航系統(tǒng)簡介

風力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)也稱為對風裝置，它具有兩個作用：一是在可用風速范圍內(nèi)自動準確對風，在非可用風速范圍下能夠90度側(cè)風。二是在連續(xù)跟蹤風向可能造成電纜纏繞的情況下的自動解纜。

三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹2．偏航裝置分類①尾舵調(diào)向三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹2．偏航裝置分類②側(cè)風輪調(diào)向三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹3．偏航控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹3．偏航控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

測風裝置在機艙上的安裝比例三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹4．偏航系統(tǒng)工作原理三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

偏航控制系統(tǒng)的控制過程三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

自動偏航三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

90度側(cè)風

三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

人工偏航

三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

自動解纜三、風力發(fā)電偏航系統(tǒng)介紹5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

（5）阻尼剎車為了保證剎車過程的穩(wěn)定性，風力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)中的阻尼剎車裝置都是成對對稱分布的，至少有兩組四個剎車盤組成。阻尼剎車的工作過程：當風力發(fā)電機收到偏航指令時，剎車機構(gòu)動作。根據(jù)風速、風向及偏航系統(tǒng)調(diào)向的速度，來確定阻尼力矩的大小。阻尼力矩大小的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)比例閥的開度的大小，從而調(diào)節(jié)液壓流量的大小和液壓力的大小。液壓力的大小的改變同時也改變了剎車力矩的大小，剎車力矩的大小的變化也就反映了阻尼力矩的大小的變化。

四、S7-200配置及功能5．偏航控制系統(tǒng)的控制過程

1．S7-200簡介

S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC。S7-200PLC包含了一個單獨的S7-200CPU和各種可選擇的擴展模塊，可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c上到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡和微機-PLC網(wǎng)絡，從而完成規(guī)模更大的工程。

四、S7-200配置及功能1．S7-200簡介

S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一種小型PLC。S7-200PLC包含了一個單獨的S7-200CPU和各種可選擇的擴展模塊，可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c上到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡和微機-PLC網(wǎng)絡，從而完成規(guī)模更大的工程。

四、S7-200配置及功能1．S7-200簡介目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種。檔次最低的是CPU221，其數(shù)字量輸入點數(shù)有６點，數(shù)字量輸出點數(shù)有４點，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應屬CPU226，CPU226集成了24點輸入／16點輸出，共有40個數(shù)字量I/O?？蛇B接７個擴展模塊，最大擴展至248點數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O。四、S7-200配置及功能1．S7-200簡介CPU224的接線圖四、S7-200配置及功能2．S7-200的指令系統(tǒng)①數(shù)字量輸入和輸出映象區(qū)●數(shù)字量輸入映像區(qū)(I區(qū))●數(shù)字量輸出映像區(qū)(Q區(qū))四、S7-200配置及功能2．S7-200的指令系統(tǒng)②模擬量輸入和輸出映象區(qū)●模擬量輸入映像區(qū)(AI區(qū))●模擬量輸出映像區(qū)(AQ區(qū))四、S7-200配置及功能2．S7-200的指令系統(tǒng)⑩

特殊存儲器區(qū)(SM區(qū))特殊存儲器區(qū)常用的特殊繼電器及其功能風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目五風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與維護學習目標 ①熟練掌握風光互補的施工要求。

②掌握風光互補發(fā)電系統(tǒng)維護要點。

③初步掌握風光互補發(fā)電系統(tǒng)項目施工與維護基 本技能。項目描述

結(jié)合項目3所設計的風光互補發(fā)電系統(tǒng)，進行項目的施工與維護，具體包括： ●風力發(fā)電機組地基施工與風力機安裝； ●光伏方陣的地基施工與組件安裝； ●蓄電池安裝與測試； ●控制器、逆變器的安裝； ●風力發(fā)電系統(tǒng)的日常檢測維護； ●光伏系統(tǒng)的日常檢測維護； ●蓄電池日常檢測維護； ●控制器與逆變器的日常維護 ●防雷接地系統(tǒng)的檢測維護。相關(guān)知識一、風力發(fā)電機選址要求二、光伏系統(tǒng)的安裝要求三、控制器的安裝四、逆變器的安裝五、蓄電池組的安裝注意事項六、避雷器的安裝要求七、接地系統(tǒng)的安裝施工八、電纜連接施工一、風力發(fā)電機選址要求

1、選址作用由于風力機年功率輸出量主要受安裝位置的平均風速影響，換言之，平均風速對安裝設備的經(jīng)濟性起決定作用。所以要預測安裝地的風速，而不去依靠擴大面積或延長時間去測定風況，既消耗時間又浪費金錢。所以選址對風力機使用的效率起著關(guān)鍵性的作用。風力機的選址兩個主要含義一是為已確定的風能開發(fā)利用地區(qū)選擇合適的風力機或為風力機的設計提供所需的設計參數(shù)，使風力機在當?shù)仫L況條件下技術(shù)性能、經(jīng)濟性能最佳；二是為己定型的風力機尋找適宜的安裝地點，使其出力最大，充分發(fā)揮其最大效益。選擇特性較好的風場，不僅能增加風力機出力，還可以簡化風力機結(jié)構(gòu)設備和某些設計，降低費用，提高風力機的使用壽命以及獲取其它方面的良好效益。選址的必要性

風速的分布有很強的地形依賴性，不同的地形可以在很大程度上加速或阻礙空氣的流動。由于障礙物和地形變化影響地面粗糙度，風速的平均擾動及風廓線對風的結(jié)構(gòu)都有很大的影響，但這種影響有可能是好作用（如山谷風的加速），也有可能是壞作用（尾流，通過障礙物很大的風擾動）。因此，在宏觀的大風區(qū)內(nèi)可能存在著風速相對平靜的小風區(qū)，而在宏觀的小風區(qū)內(nèi)也很可能存在著風速較大的理想風場。所以在風力機選址時要充分考慮這些因素。3、選址的原則

（1）風力機安裝地點的選擇

1）風能資源豐富。反映風能資源狀況的指標主要有年平均風速、年均風能密度和年均有效風能密度、年有效風速小時數(shù)等。所謂風能質(zhì)量好的地區(qū)是:●年平均風速較高；●風功率密度大；●風頻分布好；●可利用小時數(shù)高。3、選址的原則

2）風向基本穩(wěn)定。風力機場地應盡可能選在盛行風向、次盛行風向比較穩(wěn)定，季節(jié)變化比較小的地區(qū)。所謂盛行主風向是指出現(xiàn)頻率最多的風向。風向比較穩(wěn)定不僅可以增大風能利用率，還可以提高風輪的壽命。

3）風速的變化小。風力機的安裝位置應盡量選擇風速變化小，有效風速持續(xù)時間長的地方。這會對蓄能裝置和備用動力的要求放松一些，容易獲得獨立而經(jīng)濟的能源。3、選址的原則

4）風力機高度范圍內(nèi)風垂直切變小。風力機選址時要考慮因地面粗糙度引起的不同風速廓線，當風垂直切變大時，會加快設備的損壞，對風力機的運行十分不利。

5）湍流強度小。由于風是隨機的，加之場地的表面粗糙的地面和附近障礙物的影響，由此會產(chǎn)生的無規(guī)則的湍流。湍流是在風速急劇變化的同時風向也變動的情況下發(fā)生的，不僅會影響風力機的出力，還會使風力機產(chǎn)生振動和受載不均，降低風力機的使用壽命。3、選址的原則

6）自然災害少。自然災害包括：風暴、雷電、沙塵暴、覆冰、鹽霧等。這些對風力機不利的天氣都應考慮到。選址是避免上述天氣的多發(fā)地區(qū)，或采取相應的保護措施，否則會影響風力機的工作壽命。在盡量滿足上述條件下，還應注意選擇的地點應盡可能的到達方便：安裝和維護便利；防止動物的損害，避開鳥類等動物經(jīng)常出現(xiàn)的地方，也會減少對自然環(huán)境影響。（2）風力機安裝高度的選擇

風是隨時隨地可以產(chǎn)生的，它的方向不定，大小不同，特別強調(diào)相對于地面水平方向運動，風速隨高度的增加而變化。地面上風速較低的原因是由于地表植物、建筑物以及其他障礙物的摩擦所造成的。實驗得出，在離地面20m處的風速為2m/s，而在離地300m處的風速則變成7～8m/s。（2）風力機安裝高度的選擇

風速沿高度的相對增加量因地而異，大致上可以用下式表示:

式中V—高度為H(m)時的風速，m/s；

V0—高度為H0(m)時的風速，m/s。

（2）風力機安裝高度的選擇

一般取H0為10m,修正指數(shù)n與地面的平整程度（粗糙度）、大氣的穩(wěn)定度等因素有關(guān)，其值為1/2～1/8，在開闊、平坦、穩(wěn)定度正常的地區(qū)為1/7。中國氣象部門通過在全國各地測風塔或電視塔測量各種高度下得出n的平均值約為0.16～0.20，一般情況下可用此值估算出各種高度下的風速。為了從自然界獲取最大的風能，應盡量利用高空中的風能，一般至少要比周圍的植物及障礙物高8～10m。4、風力機的選址方法

根據(jù)風力機選址技術(shù)標準粗略地定址，然后分析地形特點，充分利用有利的地形來確定風力機的安裝位置。（1）平坦地形的選址。

平坦地形的選址比較簡單，只需考慮地表粗糙度和上下游障礙物兩個問題。地表粗糙度發(fā)生變化時，風輪安裝高度應依該地風速廓線形狀而定，不然會出現(xiàn)因安裝高度不夠而使風輪出力甚微或因盲目加大安裝高度而其出力無明顯加大等問題。（1）平坦地形的選址。

此外風輪安裝高度不能位于風速廓線的突變區(qū)，否則風輪旋轉(zhuǎn)時將因受力不均而影響其使用壽命。障礙物對其下游的氣流形成擾動區(qū)，稱之為尾流。尾流中風速降低，湍流增強。在此情況下選址的一般原則是風輪安裝足夠高，盡量避開主要障礙物的擾動氣流，使風輪出力盡可能大,湍流影響盡量小。1）山脊選址的一般原則:●山脊應盡可能處于垂直于主風向的位置，而且山前不要有什么山形變化?！裆郊獠灰芷教?，且上升坡度到山尖應是盡可能連續(xù)?！裆郊癸L速的提高要高于園球型山。●陡峻的山上風速的提高與平地相比隨高度變化會很快下降。1）山脊選址的一般原則:●最佳坡度為1：3到1：4之間?！裆降母浇匦吻闆r對山上氣流結(jié)構(gòu)有影響?！裥倍雀哂?：4的山坡應避免。●在山尖處隨高度風速的變化與平地比較加速作用不是很高且隨高度的增加會很快消失。2）山谷選址的一般原則●選擇山谷軸線與盛行風向一致，寬度沿盛行風向減小的山谷。●山谷軸線與盛行風向平行，且沿山區(qū)向下延伸較長，具有5～15°坡度角的緩沖山谷?！襁x擇山谷中出現(xiàn)收縮的部分，這種地形具有喉管作用，使氣流加速。2）山谷選址的一般原則●選擇靠近山谷入口的部分，這里可能會出現(xiàn)山谷風。●風力機塔架應足夠高，使風輪位置接近最強風的高度?！癖苊膺x擇太短或太狹的山谷，這種地形可能會出現(xiàn)強的風切變或湍流。二、光伏系統(tǒng)的安裝要求

太陽能電池組件一般安裝于地面、屋頂、車輛或船只等戶外環(huán)境。在安裝過程中應使用推薦的安裝孔，不要拆解組件，不要移動任何銘牌或黏附的部件，不要在組件的上表面刷油漆或其它粘合劑，不要用鏡子或透鏡聚焦陽光照射到組件上，不要將組件背面直接暴露在太陽光下。組件安裝時，應遵守所在地方、地區(qū)和國家的相關(guān)法規(guī)，必要時應先獲得相關(guān)執(zhí)業(yè)許可證。1、安裝太陽能光伏系統(tǒng)的安全防范

陽光照射組件正面時，太陽能電池組件產(chǎn)生電能且直流電壓可能超過30V。如果組件串聯(lián)，總電壓等于單個組件電壓總和；如果組件并聯(lián)，總電流等于單個組件電流總和。在運輸和安裝組件時，使兒童遠離組件。在安裝過程中用不透明材料完全覆蓋組件以防止電流產(chǎn)生。安裝或維修光伏系統(tǒng)時，不要穿戴金屬戒指、表帶、耳環(huán)、鼻環(huán)、唇環(huán)或其它的金屬配飾。GB3805-1983《安全電壓》:當電氣設備采用了超過24V的安全電壓時，必須采取防直接接觸帶電體的保護措施。

1、安裝太陽能光伏系統(tǒng)的安全防范遵守適用于所有安裝部件的安全規(guī)則，如電線和電纜、連接器、充電控制器、逆變器、蓄電池等。只使用與太陽能電力系統(tǒng)相匹配的設備、連接器、電線和支架。在特定系統(tǒng)中，盡可能使用相同類型的組件。1、安裝太陽能光伏系統(tǒng)的安全防范在標準測試條件下(100mW/cm2的輻照度，AM1.5光譜，以及25℃的環(huán)境溫度)，組件的電性能參數(shù)如Isc，Voc和Pmax與標稱值有±10%的偏差。在普通室外條件下，組件產(chǎn)生的電流和電壓與參數(shù)表中列出的有所不同。參數(shù)表是在標準測試條件下測得，所以在確定光伏發(fā)電系統(tǒng)中其它部件的額定電壓、導線容量、保險絲容量、控制器容量等和組件功率輸出有關(guān)聯(lián)的參數(shù)時，參照標在組件上的短路電流和開路電壓的值，并按125%的值設計和安裝。2、機械安裝

（1）選擇位置選擇合適的位置安裝組件。在北半球，組件最好朝南，而在南半球最好朝北。要了解最佳的安裝傾斜角的詳細信息，請參考標準太陽能光伏安裝指南或咨詢可靠的太陽能系統(tǒng)安裝公司。組件應安裝在陽光可以充分照射的位置并確保在任何時間內(nèi)不被遮擋。不要把組件放置在易產(chǎn)生或聚集可燃氣體的地方。2、機械安裝

（2）選擇合適的支架必須遵守支架所附的說明書指導和安全守則。不要在組件玻璃的表面鉆孔，否則保修失效。不要在組件的邊框上鉆附加的安裝孔，否則保修失效。標準安裝時，使用邊框上內(nèi)側(cè)的四個對稱的安裝孔將組件固定在支架上。支架結(jié)構(gòu)必須由耐用、防銹蝕、抗紫外線的材料制成。2、機械安裝

（3）地面安裝選擇合適的光伏系統(tǒng)安裝高度，防止冬天下雪時組件的下部長時間被積雪覆蓋。此外，還要確保組件的最低部分足夠高，以免被植物或樹遮擋或被風吹來的沙石損壞。（4）支柱安裝當在支柱上安裝組件時，選擇能夠承受當?shù)仡A期風力的支柱和組件安裝結(jié)構(gòu)。2、機械安裝

（5）屋頂安裝組件安裝在屋頂或建筑物上時，要確保它被安全地固定并且不會因為強風或大雪而破壞。組件背面要確保通風順暢以便組件的冷卻(組件和安裝表面的最小間隔為10cm)。安裝固定組件時所需要穿透的屋頂必須適當密封，以防屋漏。在一些情況下，可能需要使用特殊支架。在屋頂安裝太陽能組件可能會影響房屋的防火性。該組件的額定防火等級為C級，適合安裝于防火等級A級以上的房頂。刮大風時不要在屋頂或建筑物上安裝組件，以防意外。2、機械安裝

（6）機械安裝通則安裝組件時必須使用組件邊框上預制的安裝孔。標準情況下，使用組件邊框上內(nèi)側(cè)的4個對稱安裝孔來安裝組件。不要利用組件的接線盒或電線頭來移動組件。不要站在或踩在組件上。不要使組件掉落或讓物體落在組件上。為了避免組件玻璃破碎，不要在組件上放置重物。不可重摔組件。不正確的運輸或安裝可能會損壞組件。3、電氣安裝（1）并網(wǎng)電氣系統(tǒng)光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電可以轉(zhuǎn)換為交流電并連接到公共電網(wǎng)上。關(guān)于連接可再生能源系統(tǒng)到公共電網(wǎng)的政策，各地區(qū)有所不同。通常情況下，安裝本系統(tǒng)需要得到公共事業(yè)部門的認可、驗收及正式批準。

3、電氣安裝（2）接地組件支架必須正確接地。使用推薦的連接端子并將接地電纜良好地連接，固定到組件框架上。使用經(jīng)過電鍍處理的支撐框架，以保證電路導通良好。推薦使用接地線配件（接線鼻）連接接地電纜。3、電氣安裝（2）接地首先將接地電纜頭剝線約16mm長，剝線過程中注意不要損傷金屬線芯,并將剝過線的接地電纜線頭插入接線鼻的插口內(nèi)，將緊定螺釘擰緊。接下來，使用M3或M5不銹鋼螺釘和連接件將接線鼻組裝到鋁制邊框上。星形墊圈直接固定在接線鼻下部，通過刺穿鋁制邊框的氧化膜使電路導通。接下來是一個平墊圈，然后是一個彈簧墊圈，最后是一個螺母，從而保證整個組件的接地可靠。M3或M5螺釘推薦擰緊的力矩矩是0.8N.m或1.5N.m。3、電氣安裝（3）電氣安裝通則在同一個光伏發(fā)電系統(tǒng)上盡量使用相同配置的組件。組件的最大數(shù)量N=Vmax/Voc。幾個組件串聯(lián)，然后并聯(lián)形成光伏陣列，這特別適用于電壓較高的情況下。如果組件串聯(lián)，總電壓等于各個組件電壓的總和。需要使用高電流的情況下，可以將幾個光伏組件并聯(lián)，總電流等于各個組件電流的總和。所選電纜的橫截面積和連接器容量必須滿足最大系統(tǒng)短路電流。否則電纜線和連接器會因為大電流而過熱。需要注意的是，電纜溫度的上限是85℃，連接器溫度的上限是105℃。

安裝組件時帶有接線盒的一端朝上，并且盡量避免被雨水淋到。三、控制器的安裝

小功率控制器安裝時要先連接蓄電池，再連接太陽能組件輸入，最后連接負載和逆變器，安裝時注意正負極不要接反。中、大功率控制器安裝時，由于長途運輸?shù)脑颍葯z查外觀有無損壞，內(nèi)部連接線和螺釘有無松動等。小、中功率控制器可固定在墻壁或者擺放在工作臺上，大功率控制器可直接在配電室內(nèi)地面安裝?？刂破魅粜枰谑彝獍惭b時，必須符合密封防潮要求?？刂破鹘泳€時要將工作開關(guān)放在關(guān)的位置，先連接蓄電池組輸出引線，再連接太陽能電池方陣輸出引線。在有電能輸出時閉合開關(guān)，觀察是否有正常的電壓和充電電流，一切正常后，可進行與逆變器的連接。四、逆變器的安裝

逆變器在安裝前同樣要進行外觀及內(nèi)部線路的檢查，檢查無誤后將逆變器的輸入開關(guān)斷開，再與控制器的輸出接線連接。接線時要注意分清正負極極性，并保證連接牢固。接線完畢，可接通逆變器的輸入開關(guān)，待逆變器自檢測正常后，如果輸出無短路現(xiàn)象，則可以打開輸出開關(guān)，檢查溫升情況和運行情況，使逆變器處于試運行狀態(tài)。逆變器的安裝位置確定可根據(jù)其體積、重量大小分別放置在工作臺面、地面等，若需要在室外安裝時，必須符合密封防潮要求。五、蓄電池組的安裝

光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池組安裝應注意以下事項：準備好相關(guān)的資料，如各廠家電池安裝、記錄表等，以及全套安裝工具(包括萬用表等)，落實工程開工日期及工程進度等。安裝人員應攜帶少量系統(tǒng)備件(如螺釘?shù)?抵達安裝地點，取得詳細的安裝工程進度表，討論工程細節(jié)，如安裝方式、承重情況等。在開始安裝工程前，應組織安裝人員進行培訓，介紹安裝過程中的注意事項及電池使用方法和維護注意事項，安裝過程中一定要注意安全。五、蓄電池組的安裝

光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池組安裝應注意以下事項：安裝人員進行電池的開箱檢查及配件的清點，裝箱單請督導人員簽字并收回，配件箱中電池安裝系統(tǒng)圖、安裝使用說明書等文件應收好，待安裝工程結(jié)束后交由委托公司的技術(shù)人員負責保管。按照施工圖紙檢查電池在機房的擺放位置是否合理，是否預留了維護空間，是否和熱源及可能產(chǎn)生火花的地方(如保險盒等)保持有0.5米以上的距離，是否擺放在空調(diào)機下面，如果不符合，應先請示委托公司的工程部是否修改，修改已否都要有備忘錄。六、避雷器的安裝要求

1、安裝方法避雷器的安裝比較簡單，避雷器模塊、火花放電間隙模塊及報警模塊等，都可以非常方便的組合并直接安裝到配電柜中標準的35mm導軌上。六、避雷器的安裝要求

2、安裝位置的確定一般來說，避雷器都要安裝在根據(jù)分區(qū)避雷理論要求確定的分區(qū)交界處。B級避雷器一般安裝在電纜進入電站的入口處，如安裝在電源的主配電柜中；C級避雷器一般安裝在分配電柜中，作為基本保護的補充；D級避雷器屬于精細保護級防雷裝置，要盡可能地靠近被保護設備端進行安裝。防雷分區(qū)理論及避雷器等級是根據(jù)DINVDE0185和IEC61312-1等相關(guān)標準確定的。六、避雷器的安裝要求

3、電氣連接避雷器的連接導線必須保持盡可能短，以避免導線的阻抗和感抗產(chǎn)生附加的殘壓降。如果現(xiàn)場安裝時連接線長度無法小于0.5米時，則避雷器必須使用V字形方式連接。同時，布線時必須將避雷器的輸入線和輸出線盡可能地保持較遠距離。另外，布線時要注意已經(jīng)保護的線路和未保護的線路（包括接地線）絕對不要近距離的平行排布，它們的排布必須有一定空間距離或通過屏蔽裝置進行隔離，以防止從未保護的線路向已經(jīng)保護的線路感應雷電浪涌電流。六、避雷器的安裝要求

4、零線和地線的連接零線的連接可以分流相當可觀的雷電流。在主配電柜中，零線的連接線線徑應不小于16mm2。當用在一些用電量較小的系統(tǒng)中，零線的線徑可以相應的選擇的較小些。避雷器接地線的線徑一般取主電路線徑的一半。六、避雷器的安裝要求

5、接地和等電位連接避雷器的接地線必須和設備的接地線或系統(tǒng)保護接地可靠相連。如果系統(tǒng)存在雷擊保護等電位連接系統(tǒng)，避雷器的接地線最終也必須和等電位連接系統(tǒng)可靠連接。系統(tǒng)中每個局部的等電位排也必須和主等電位連接排可靠連接，連接線線徑必須滿足接地線的最小線徑要求。六、避雷器的安裝要求

6、避雷器的失效保護方法在避雷器的入線處，必須加裝斷路器和熔斷器，目的是當避雷器因雷擊保護擊穿或因電源故障損壞時，能夠及時的切斷損壞的避雷器與電源之間的聯(lián)系，待故障避雷器修復或更換后，再將保護斷路器復位或?qū)⑷蹟嗟娜劢z更換，避雷器恢復保護待命狀態(tài)。為保證短路保護器件的可靠有效，一般C級避雷器前選取安裝額定電流為32A的斷路器，B級避雷器前可選擇額定電流約為63A的斷路器。七、接地系統(tǒng)的安裝施工

在進行配電室地基建設和太陽能電池方陣地基建設的同時，在配電柜附近選擇一地下無管道、無陰溝、土層較厚、潮濕的開闊地面，一字排列挖直徑1m、深2m的坑2~3個（其中的1或2個坑用于埋設電氣設備保護等地線的接地體，另一個坑用于單獨埋設避雷針地線的接地體），坑與坑的間距應不小于3m?？觾?nèi)放入專用接地體，接地休應垂直放置在坑的中央，其上端離地面的最小高度應大于等于0.7m，放置前要先將引下線與接地體可靠連接。七、接地系統(tǒng)的安裝施工

將接地體放入坑中后，在其周圍填充接地專用降阻劑，直至基本將接地體掩埋。填充過程中應同時向坑內(nèi)注入一定的清水，以使降阻劑充分起效。最后用原土將坑填滿整實。電器、設備保護等接地線的引下線最好采用截面積35平方毫米接地專用多股銅芯電纜連接，避雷針的引下線可用直徑8㎜2圓鋼連接。八、電纜連接施工

就風光互補發(fā)電系統(tǒng)應用而言，戶外使用的材料應根據(jù)紫外線、臭氧、劇烈溫度變化和化學侵蝕情況而定。在該種環(huán)境應力下使用低檔材料，將導致電纜護套易碎，甚至會分解電纜絕緣層。所有這些情況都會直接增加電纜系統(tǒng)損失，同時發(fā)生電纜短路的風險也會增大，從中長期看，發(fā)生火災或人員傷害的可能性也更高。八、電纜連接施工風光互補發(fā)電系統(tǒng)使用的光伏電纜的額定溫度為120°C，可使用20000小時。這一額定值相當于在90°C的持續(xù)溫度條件下可使用18年；而當溫度低于90°C時，其使用壽命更長。通常，要求太陽能設備的使用壽命應達到20至30年以上。八、電纜連接施工實際上，在安裝和維護期間，電纜可在屋頂結(jié)構(gòu)的銳邊上布線，同時電纜須承受壓力、彎折、張力、交叉拉伸載荷及強力沖擊。如果電纜護套強度不夠，則電纜絕緣層將會受到嚴重損壞，從而影響整個電纜的使用壽命，或者導致短路、火災和人員傷害危險等問題的出現(xiàn)。

風光互補發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場項目六風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計學習目標

①熟練掌握風光互補遠程監(jiān)控系統(tǒng)的原理。

②掌握風光互補遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組成。

③初步掌握風光互補遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方法。項目描述

◆對風光互補充電站的運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控.◆實時了解外界環(huán)境狀況以及充電站所對應的太陽能電池板和風力發(fā)電機發(fā)電輸出情況、蓄電池充、放電情況等.◆在蓄電池電壓過低的情況下切斷對電動車的充電，蓄電池電量得到有效補充后恢復充電.◆在風力過大的情況下對風力機采取必要的減速或剎車等保護措施。

相關(guān)知識一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡三、嵌入式系統(tǒng)介紹四、相關(guān)傳感器及執(zhí)行元件工作原理一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案1、風光互補充電站工作原理

一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案2、風光互補充電站遠程監(jiān)控對象檢測對象：（1）太陽能電池板組件輸出電壓（電壓傳感器）；（2）太陽能電池板組件輸出電流（電流傳感器）；（3）風力發(fā)電機輸出電壓（電壓傳感器）；（4）風力發(fā)電機輸出電流（電流傳感器）；（5）蓄電池電壓（電壓傳感器）；（6）蓄電池充電電流（電流傳感器）；（7）人員靠近安全檢測（人體紅外傳感器）；（8）外界環(huán)境狀況（風速、風向、光照度、溫濕度傳感器）。一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案2、風光互補充電站遠程監(jiān)控對象控制對象：（1）人員靠近安全報警（語音控制）；（2）負載斷電控制（繼電器控制）；（3）風力機剎車控制（繼電器控制）。一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案3、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案方案一一、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案3、風光互補充電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計方案方案二二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡1、ZigBee網(wǎng)絡技術(shù)與IEEE802.15.4標準概述英國Invensy公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦等公司在2001年共同宣布組成ZigBee技術(shù)聯(lián)盟，共同研究開發(fā)ZigBee技術(shù)。2003年11月，IEEE正式發(fā)布了該項技術(shù)物理層和MAC層所采用的標準協(xié)議，即IEEE802.15.4協(xié)議標準，作為ZigBee技術(shù)的物理層和媒體層的標準協(xié)議；2004年12月，ZigBee聯(lián)盟正式發(fā)布了該項技術(shù)標準。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡1、ZigBee網(wǎng)絡技術(shù)與IEEE802.15.4標準概述IEEE802.15.4是一個低速率無線個人局域網(wǎng)（LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN）標準。該標準定義了物理層（PHY）和介質(zhì)訪問控制層（MAC）。這種低速率無線個人局域網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、具有有限的功率和靈活的吞吐量。低速率無線個人局域網(wǎng)的主要目標是實現(xiàn)安裝容易、數(shù)據(jù)傳輸可靠、短距離通信、低成本、合理的電池壽命，并且擁有一個簡單而且靈活的通信網(wǎng)絡協(xié)議。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡1、ZigBee網(wǎng)絡技術(shù)與IEEE802.15.4標準概述為了使供應商能夠提供最低可能功耗的設備，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，電氣及電子工程師學會)定義了兩種不同類型的設備：一種是全功能設備(fullfunctionaldevice，F(xiàn)FD)，另一種是簡化功能設備(reducedfunctionaldevice，RFD)。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡ZigBee技術(shù)主要有以下特點：（1）功耗低。ZigBee技術(shù)傳輸速率很低，在2.4GHz頻段為250Kb/s，傳輸數(shù)據(jù)量小。而且，ZigBee模塊不工作時可采用休眠模式，使得系統(tǒng)運行非常節(jié)省電能，例如兩節(jié)普通的電池工作時間可以長達幾個月。（2）數(shù)據(jù)傳輸可靠。ZigBee采用載波檢測多址與碰撞避免，當有數(shù)據(jù)傳送需求時則立刻傳送，保證了系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?。?）網(wǎng)絡容量大。ZigBee網(wǎng)絡最大可包括65535個網(wǎng)絡節(jié)點，按功能的不同分為全功能節(jié)點（FFD）和精簡功能設備（RFD），節(jié)點之間可互相連接。（4）工作頻段多樣。工作頻段為868MHz（歐洲）、915MHz（美國）和2.4GHzISM頻段，在不同的工作頻段下有40kbps,200kbps和250kbps三種不同的傳輸速率。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡（5）成本低廉。ZigBee通信模塊成本價格在幾美元左右，而且ZigBee協(xié)議無需專利費用。（6）多應用場合。ZigBee網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)多樣，支持點對點、星型、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)，因此可用于各種簡單和復雜網(wǎng)絡的應用需求。（7）安全性好。ZigBee采用三級安全模式，提供了基于循環(huán)冗余檢驗（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性校驗。（8）抗干擾能力強。802.15.4的物理層采用直接序列擴頻(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)技術(shù)，具有良好的抗干擾能力。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡ZigBee技術(shù)應用非常廣泛，當前主要應用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、醫(yī)療護理、智能家居、智能交通等領域，通常只要符合以下條件之一的應用，就可以考慮采用ZigBee技術(shù)。（1）需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點較多；（2）需求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，要求設備的成本低；（3）要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，安全性能好；（4）構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡；（5）設備體積小，采用電池供電；（6）地形復雜，監(jiān)測點多，需要較大的網(wǎng)絡覆蓋；（7）現(xiàn)有移動網(wǎng)絡的覆蓋盲區(qū)；（8）使用移動網(wǎng)絡進行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪h程監(jiān)控系統(tǒng)；二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡2、ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（1）星狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡2、ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（2）網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡2、ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（3）樹狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡3、ZigBee網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器負責啟動整個網(wǎng)絡，它也是網(wǎng)絡的第一個設備。協(xié)調(diào)器選擇一個信道和一個網(wǎng)絡ID（也稱之為PANID，即PersonalAreaNetworkID），隨后啟動整個網(wǎng)絡。協(xié)調(diào)器也可以用來協(xié)助建立網(wǎng)絡中安全層和應用層的綁定（bindings）。注意，協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡的啟動和配置，一旦這些都完成后，協(xié)調(diào)器的工作就像一個路由器。由于ZigBee網(wǎng)絡本身的分布特性，因此接下來整