太阳能扬水系统方案

1太阳能变频扬水系统设计方案2第一章总则1项目概述项目名称：太阳能光伏扬水系统；项目地点：南非比勒陀利亚项目建设目的：采用太阳能光伏发电驱动潜水泵，为当地百姓提供生活饮用及植被灌溉等用水需求。2项目所在地描述2.1地理位置位于非洲大陆最南部，北邻纳米比亚、博茨瓦纳、津巴布韦、莫桑比克和斯威士兰。东、南、西三面为印度洋和大西洋所环抱，地处两大洋间的航运要冲；西北部为沙漠，是卡拉哈里盆地的一部分；北部、中部和西南部为高原；沿海是窄狭平原。奥兰治河和林波波河为两大主要河流。2.2气候大部分地区属热带草原气候，东部沿海为热带湿润气候，南部沿海为地中海式气候。全境气候分为春夏秋冬4季。12月－2月为夏季，最高气温可达32─38℃；6－8月是冬季，最低气温为—10至—12℃。全年降水量由东部的1000毫米逐渐减少到西部的60毫米，平均450毫米。首都比勒陀利亚年平均气温17℃3系统概述3.1系统原理3太阳能扬水系统负载为潜水泵，水泵选择扬程为100米为宜，流量选择为15立方米/小时，水泵每天的工作时间为6---8小时，在太阳辐射符合要求的情况下每天为用户提供90立方米水，水泵功率选择7.5KW。3.2系统描述系统包括太阳能组件，充放电控制器、（蓄电池组）变频逆变设备、支架、输配线缆等配套系统。太阳能电池板阵所发的直流电通过光伏控制器的控制实现对蓄电池充电并同时为负载设备供电（方案2不含蓄电池组）；交流电通过整流模块的输入端，经整流模块整流和电压变换后输出与蓄电池相符的直流电实现对蓄电池的充电。蓄电池的电能经过直流配电单元及电源转换后后为用电设备供电。太阳能电池组件是由多个晶体硅电池片串并联，并经严格封装而成的。而其中的电池单体在太阳的照射下可发生光电效应而产生一定的电压和电流，通过将电池板串并联组合后得到一定大小等级的电压和电流后经电缆送至充电控制器。充电控制器是对蓄电池进行自动充电、放电的监控装置，当蓄电池充满电时，它将自动切断充电回路或将充电转换为浮充电方式，使蓄电池不致过充电；当蓄电池发生过度放电时，它会及时发出报警提示以及相关的保护动作，从而保证蓄电池能够长期可靠运行。当蓄电池电量恢复后，系统自动恢复正常状态。控制器还具有反向放电保护功能、极性反接电路保护等功能。蓄电池是一种化学电源，能将直流电能转化为化学能储存起来，需要时再把化学能转变为电能。蓄电池在系统中起着电能贮存、调节功率和提供能量的作用，并向负载提供电能。在系统中，蓄电池是储能单元，它是设计与维护的重要组成部分，对整个系统的运行起到十分重要的作用。几乎都采用蓄电池作为电能贮存手段。3.3太阳能发电特点太阳能光伏发电系统作为目前最洁净的能源，其建设、运行过程具有以下主要特点：4可靠：在恶劣的环境和气候条件下，光伏发电系统很少产生故障，因此光伏发电经常被用于要求供电可靠性很高的场合，而且并未因高可靠性而增加系统建设费用。耐用：目前，绝大多数光伏组件的生产技术都足以保证10年以上其性能不下降，从而有充分理由相信光伏组件可以发电25年或更长时间。洁净：最洁净的能源，系统运行周期内不存在污染排放维护费用低：在远离城镇的边远地区，为了维护或修理常规发电设备要将材料和人员运送到很远的地方，其费用很高，光伏系统运行稳定，可实现无人值守，无需运行维护费用，只需进行周期性的检查和很少的维护工作量，因此维护费用比常规发电设备要少得多。无需燃料费用：由于光伏系统不需要燃料，从而免去了购买、储存、运输和管理燃料的费用。减少噪音污染：光伏系统运动部件很少，基本没有噪音。光伏组件积木化：便于用户根据自己的需要选择和调整发电系统的容量大小，安装时灵活方便。安全：光伏系统不需要易燃的燃料，只要设计和安装适当，系统具有很高的安全性。供电自主性：离网运行的光伏系统具有供电的自主性、灵活性。非集中电网：小型分散的光伏发电站，可减少公用电网故障给用户带来的不良影响及危害。高海拔性能：在高海拔处由于日照增强，光伏系统的功率输出也随之增加，因此使用光伏发电非常有利。太阳能光伏发电系统为保证其运行期间不受遮挡，需要占用一定面积的土地。4设计依据4.1系统方案制作依据依据业主方提出的技术要求国家相关法律法规5类似工程相关资料4.2遵循的国际、国内标准GB/T9535—1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型——同IEC1215IEC896-2(1995-11)固定型铅酸蓄电池——一般要求和试验方法JB/T8451—1996固定型阀控密封铅酸蓄电池GB/9466-88低压成套开关设备基本实验方法GB/7251低压成套开关设备GB/T18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量光电池组件执行IEC904-3：1989；GB/T6495.3-1996标准GB14050-1993系统接地的型式及安全技术要求GBJ17-88钢结构技术规范GB50052-1995供配电系统设计规范GB50168—1992电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50303—2002建筑电气工程施工质量验收规范第二章设计方案方案一、(配蓄电池组)可在2个阴雨天状况下正常工作.该项目以7.5kw水泵为系统负载进行系统的选型和配置，系统总供电容量为16.65KW，采用185WP的晶体硅太阳能电池组件共90块，整个系统设计采用1台20KW的充电控制器，控制蓄电池充放电，蓄电池放出来的电经过15kw变频器逆变成交流380V给负载供电。1、负载日耗电量的确定该项目系采用太阳能光伏系统供电，水泵功率是设计7.5kw，扬程100米，流量15立方/小时。负载运行情况，按照用户的要求该水泵每天的运行时间为6小时，负载情况见下表：负载功率工作时间日耗电量备注7.5WP6h45kwh2蓄电池的设计和选型6蓄电池的选型应根据负载的功率和连续使用时间来确定，蓄电池在太阳能光伏发电系统中的作用是储能，设计蓄电池容量时应以满足负载在连续无日照情况下正常运行为出发点，同时根据蓄电池运行地点的环境状况，充分考虑环境温度对蓄电池的影响，为用户提供满足要求的蓄电池。2.1蓄电池特性蓄电池是一种化学电源，能将直流电能转化为化学能储存起来，需要时再把化学能转变为电能。蓄电池在系统中起着电能贮存、调节功率和提供能量的作用，并向负载提供电能。在系统中，蓄电池是储能单元，它是设计与维护的重要组成部分，对整个系统的运行起到十分重要的作用。几乎都采用蓄电池作为电能贮存手段。就太阳能的电存贮来说，尽管从理论上讲，既可以用静电学的方法（电容器）、也可以用电磁感应的方法（电感线圈），但是迄今为止，真正能够付诸实际应用的，还是只有电化学的方法（蓄电池）。从止前的情况来看，只有酸性和碱性两种蓄电池比较适用。2.2蓄电池选型该项目为用户提供铅酸免维护蓄电池。2.3蓄电池容量计算=负载功率*用电时间*2个阴雨天/工作电压/放电深度（60%）*安全系数1.17500W*6小时*2天/540V/60%*1.1=305AH通过计算及蓄电池规格选择300AH，工作电压540V的蓄电池组1套。3太阳能电池组件设计选型3.1电池板计算原则太阳能电源系统是将太阳能转化成电能，通过储能装置蓄电池组向负载进行电力供应，因此该系统设计的原则是根据负载的用电情况确定蓄电池组的额定输出电压范围和连接方式，根据负载的用电量及持续使用时间结合使用环境因素确定蓄电池的容量；依据蓄电池的容量及负载每日用电情况结合太阳能资源状况等系统使用环境因素确定电池板阵的充电电流，从而确定电池板的额定功率、连接7方式及结构形式；依据电池板和蓄电池的工作状况选择适合的控制器，依据负载用电工况选择配电板；根据蓄电池的容量结合用户的要求确定高频开关整流器；最终选择线缆和结构等配套材料。3.2电池板的确定该项目太阳能电池组件选择185W晶体硅太阳能电池组件，该型号电池组件工作电压为36V、工作电流5A。电池组件并联数=组件每天放电量(Ah)÷最佳工作电流(A)÷组件每天放电时间(h)；根据计算电池组件选择185电池组件，采用18块串联，5路并联，装机容量为16.65kw。电池板功率串联数并联数装机容量185wp18516.65kWp4充放电控制器设计选型太阳能电源控制器利用太阳能电池将太阳能转化为电能并贮存，可为牧区、边防、海岛提供照明，也可作为移动通信基站、微波站等的直流电源。控制器是有效控制太阳能发出的电向蓄电池充电,蓄电池向负载放电,使蓄电池工作在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。控制器选择具体如下:系统采用18串，5并，装机总容量为16.65kWp；充电控制器放大一定的容量，选择20KW充电控制器一台太阳能供电系统总的方阵电流输入为：5A×5=25A5变频设备的设计选型太阳能光伏系统输出使用变频器，变频器的选择按照负载的大小来选择，并预留一定的余量保证系统正常运行。针对该项目的特点，为用户配套变频器，在水泵采用变频器驱动，能够保证太阳能光伏系统的正常使用，且采用此方式供电对于用户原有的水泵无需进行更换。8耗电功率变频器型号7.5KW15kW方案2.(无蓄电池储能)将太阳光产生的电能通过变频扬水控制器直接驱动水泵工作,效率高,投资成本及后期维护成本非常低.该项目以7.5kw水泵为系统负载进行系统的选型和配置，系统总供电容量为10.56KW，采用240WP的晶体硅太阳能电池组件共44块，整个系统设计采用1台15KW的变频器扬水控制器控制整套设备的运行,控制设备采用MPPT最大功率跟踪设计，只要太阳能组件产生400W以上的电能设备就可以运行，工作效率极高。电池板的确定：根据负载功率及使用时间进行设计该项目太阳能电池组件选择240W晶体硅太阳能电池组件，该型号电池组件工作电压为46V、工作电流5.2A。电池组件并联数=组件每天放电量(Ah)÷最佳工作电流(A)÷组件每天放电时间(h)；根据计算电池组件选择240电池组件，采用11块串联，4路并联，装机容量为10.56kw。电池板功率串联数并联数装机容量240wp11410.56kWp充放电控制器设计选型太阳能电源控制器利用太阳能电池将太阳能转化为电能并贮存，可为牧区、边防、海岛提供照明，也可作为移动通信基站、微波站等的直流电源。控制器是有效控制太阳能发出的电向蓄电池充电,蓄电池向负载放电,使蓄电池工作在安全工作电压、电流范围内工作的装置。它的控制性能直接影响蓄电池使用寿命和系统效率。控制器选择具体如下:根据负载功率及使用时间进行设计系统采用11串，4并，装机总容量为10.56kWp；变频扬水控制器放大一定的容量，选择15KW充电控制器一台太阳能供电系统总的方阵电流输入为：5A×4=20A9水泵工作电流18A该系统太阳电池组件的支架结构采用钢结构支架，表面采用热镀锌防腐处理，在保证其支架结构强度的前提下，还可大大提高结构的抗腐蚀性，保证结构与系统的设计寿命相一致。第三章设备配置清单方案一、太阳能光伏系统配置如下(含蓄电池组)：16.65KW太阳能电站（90立方）名称规格数量金额电池板16.6KWP185W/90块控制器充电20KW，逆变15KW（变频启动）1套铅酸免维护蓄电池300AH/(2v)270台潜水泵7.5KW1套电池板支架按规格制作1套直流汇流箱5汇1/1台1套辅材，包装不含外部架空或地埋线缆1套利润税金出厂销售价：光照资源正常下，每天工作6小时，抽水量90立方，可连续2个阴雨天正常工作方案二太阳能光伏系统配置如下(不含蓄电池组)10.56KW太阳能变频扬水电站(90立方)名称规格数量金额电池板10.56KWP240W/44块变频扬水控制器15KW1套潜水泵7.5KW1套电池板支架按规格制作1套直流汇流箱5汇11套辅材，包装不含外部架空或地埋线缆一批利润税金工厂交货价：光照资源正常下，每天工作6-8小时，日抽水量〉90立方