风能太阳能光伏电站实施方案

《风能太阳能光伏独立电站》实施方案西藏自治区**单位风能研究室2010年7月1目录一、项目所在地的概况.............................................................1二、项目概况............................................................................6三、项目技术方案....................................................................61、设计原则....................................................................................62、基本原理....................................................................................63、计算原则....................................................................................9四、主要部件设计..................................................................171、太阳电池设计选型..................................................................172、风机的选型............................................................................183、逆变器设计选型......................................................................214、控制器设计选型......................................................................225、蓄电池组..................................................................................246、方阵接线箱..............................................................................257、电站的机房设计......................................................................25五、工程内容及施工计划.......................................................27六、施工进度计划..................................................................29七、培训计划..........................................................................29八、技术支持与售后服务计划...............................................301一、项目所在地的概况西藏自治区位于我国西藏边陲，地处北纬26°50′--36°53′,东经78°25′--99°06′之间的广大地区，面积一百二十多万平方公里，占祖国陆地面积的八分之一，地域辽阔，资源丰富。西藏是青藏高原的主体，地势高峻，有“世界屋脊”、“地球第三极之称”，海拔4000米以上的地方占西藏总面积的86.1％，边境线长达4000公里，南与缅甸、印度、不丹、锡金、尼泊尔和克什米尔地区毗邻，东与四川、云南两省相连。全区人口以藏族为主体，共有40个民族，是全国人口最少的地区。西藏的能源资源主要包括水力资源、太阳能、地热能、风能、薪草和畜粪等可再生能源，石油、天然气和煤炭等矿物能源资源缺乏，其中水能、地热能和太阳能储量居全国之首，风能、生物质能也较丰富。全区水能资源理论蕴藏量为2亿多千瓦，占全国的29.7％，在全国各省中居首位，但其分布不均匀，中型电站少，以小水电为主，开发条件差。本项目实施所在地属于**地区，位于西藏自治区北部，北面与新疆维吾尔自治区和青海相接，东面与藏东旅游区毗邻，南面与拉萨、日喀则相连，西与藏西旅游区接壤，平均海拔4500米以上，地形西高东低，地貌西部多为高山、草原，东部以高山峡谷为主，并有部分森林。当地能源资源主要以风能与太阳能为主，由于草场面积较大，高拔较高，生物质能的利用主要以畜粪为主要能源。风能密度在150－180瓦/平方米之间，3－20米/秒的风速出现的时间却比较多，一般在5000小时以上，该地区为风能丰富区，但由于这里海拔在3000-5000米以上，空气密度小，但平均风速越内地高得多，经过风机的实地应用得知，随着风力发电和塔架的升高，风速的加强会弥补密度的不足，这样，在那曲地区的实地研究中，风能的可利用率高。2当地太阳能资源丰富。年太阳辐射量达8400兆焦/平方厘米,直接辐射占总辐射的70％，夏季可达84％，年日照时间可达3370小时,日平均日照时间在8小时以上，且阴雨天少，空气透明度高，资源量名列前茅，是发展太阳能光电和光热资源最好的地区之一。经过调研，当地海拔4683米，当地农牧民居住相对分散，部分村民没用上生活用电，仍使用蜡烛或酥油来照明，有的甚至用薪柴来取暖和照明，无电制约了当地经济发展和群众生产生活条件改善，这个村急需解决用电问题。当地气象参数如下：风况：年平均风速为5.1m/s；降水：平均年降水量421.9毫米，平均年蒸发量1690.7毫米，平均相对湿度54%；气温：属高原亚寒带半干旱季风型气候，年平均气温-1.5℃，气温平均日差16.1°C。1月平均气温-13.2℃，年极端最低气温-41.2℃；7月平均气温9.0℃，年极端最高气温23.60℃；0°C以上持续天数164.5天；位置：东经92度，北纬31.4度；日照：年日照时数2846.9小时。***位于西藏**县以南72公里，全村62户村民372人。其中我们的考查，该村早在1999年已经用上了太阳能户用系统，容量150W，但由于年代久远，许多户用系统已经无法使用。该村以牧业为主，其中有42户居住相对集中，根据现场测量，这部分牧民居住在半径为800米范围之内，另外20户居住非常分散，户与户之间距离均在300米以上。根据当地的实际情况，无法用风光互补电站集中供电来一次性解决用电问题，所以采用建一座100KW的风光互补发电站给相对集中的423户供电。当地的太阳能资源丰富和风力资源非常丰富，用太阳能风能发电解决当地群众的生活用电问题是切实可行的。当地普通牧民住宅4村委会办公室道路20KW电站控制室念青唐古拉山脉溪流牧民家5KW，10KW风力发电机流溪那曲县香茂乡地形图5当地分散的农牧民住宅从经济和实用的角度考虑，风力发电的前期成本比光伏发电成本低，但是由于风力发电易受季节变化影响，特别是夏季，无风天数增多，将影响正常的供电。西藏太阳能资源稳定，冬季与夏季的日照与辐射量相对于风能变化不明显，光伏发电输出电能稳定，但投资较高。通过对当地可再生能源资源状况的调查了解，综合对比两种供电方式，我们拟定采用风光互补供电方式，充分发挥两种能源的互补优势，通过优化配置设计，提高系统供电的可靠性，降低系统初投资和发电成本，保证当地的电力供给。6二、项目概况本项目通过与外方进行技术合作，引进先进中小型风力发电技术，建立一座100KWp科研示范风光互补电站。并过优化建设，根据项目所在地的资源条件，拟采用30KWp光电和70KWp风电进行配比，通过拟定前期的系统方案和优化设计，建立一套适合西藏的独立运行的中小型风－光互补发电系统，安装风光互补运行数据采集装置，全面分析系统的运行情况，在获得数据后，对数据进行认真的全面的分析，探索在高海拔地区对风力发电机组的输出功率、特征曲线、散热、功率降级等一系统的技术问题进行研究，为以后进行大规模应用提供科学的数据支持和案例分析。三、项目技术方案1、设计原则本实施方案电站设计，是以满足当地居民基本生活用电为主要目的，同时适量考虑当地政府、学校、医院等公共设施的照明和办公用电。设计内容包括:光伏发电系统、电站围墙、送电线路、户用照明灯具及插座等。根据现场调研情况，项目所选点必须位于所在村的中央地区，这样，通过分区供电的话，线路的损耗将会比较小。本项目中涉及的所有负载采用220V交流电，分四路给所在地供电。本系统连续阴雨天持续供电时间为3天。2、基本原理本项目的风/光互补发电系统包括由电池组件PV阵列和风机阵列，充电控制器、逆变器、蓄电池、耗能负载、交流配电柜等部件组成。本项目太阳能30KWp和风能70KWp,通过共用直流母线方式对蓄电池组进行充电。(原理图如下:)7工作原理：白天在太阳光的照射下，太阳能电池产生直流电；在风力的推动下，风力发电机组发出的交流电经整流后变成直流电；太阳能与风机产生的直流电通过各自的控制器一部分传送到逆变器转化成交流电，供给用户，另一部分对蓄电池进行充电后储存；当阳光或风能不足时，蓄电池通过直流控制系统向逆变器送电，经逆变器转化为交流电供交流负载使用。8图：风光互补电站系统原理图3、计算原则1）光伏方阵：太阳能方阵总共分6个子方阵，每个子方阵设计采用32块160Wp（125mm电池片，72片串联组件）的光伏组件作为一个单元，每个子方阵8串4并，一路直流输出（输出最大电流Isc=20A，最大电压Voc=348），6个子方阵共6路进光伏控制器，控制器和方阵接线箱都安装防反冲二极管（锗管），防止夜间蓄电池给光伏太阳能电池进行反向充电。接线箱里安装防浪涌保护器（二级防雷）。总光伏方阵由192块160Wp的电池组成，总峰值功率为30.72KWp。光伏阵列与水平呈30度夹角，阵列支架统一采用Q235型材，表面做镀锌防腐处理。阵列基础采用钢筋混凝土结构或钢结构，地面以下深度约800mm，光伏组件最低点距地面高度应不小于300mm。光阵间距根据计算间隔为当太阳电池组件按一定倾角安装组成阵列时，要避免前排的组件遮挡到后排，并且尽量有效的利用空间，避免浪费。因此要设置好前排和后排阵列之间的距离。冬至日是北半球地区一年中日辐射量最差的一天，只要在这一天早上9点到下午3点之间没有遮挡情况出现，则保证全年都不会出现遮挡，可以充分利用太阳能资源。按照太阳光伏系统工业标准，以冬至日（12月22日）当天早上9点到下午3点之间，光伏方阵前后排之间无遮挡为标准。根据计算，本项目的6个子方阵一律面向正南。根据计算，子方阵横向间距为1.4m，前后排间距为3.95m（设计图纸为4m）.另外，还要注意以下设计：由于是高压系统，每只太阳电池组件都要加装旁路二极管，以防组件受遮挡时被高压烧毁。旁路二极管装在组件接线盒内。10方阵加装方阵接线箱，方阵接线箱采用密封箱体，带锁，内装防反充二极管、接线端子和防雷击压敏电阻。输入、输出电缆均采用耐高低温、抗老化的多芯橡胶电缆。箱体均可靠接地（效果图如右）太阳电池的支架可靠接地，接地体的接地电阻应少于要求的5欧姆，所有的电器接线均安装可靠接地，防止雷击损害太阳电池，接头间均需做防腐处理。方阵至控制室连线采用铠装电缆。结构设计上支架均用冷镀锌角钢和槽钢接线，保证了组件与支架连接牢固、可靠。方阵支架均可靠接地，电池组件与支架间均有弹簧垫片和锯齿垫片接线，可以可靠接地。底座与基础连接牢固，组件距地面大于30cm，方阵与围栅距离大于4m(距南面)方阵支架经防锈、电镀处理，强度足够，保证了阵列牢固、安全图：方阵侧面图12图：方阵背面图13图：方阵布置图