风能太阳能光伏独立电站实施方案.doc

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1、风能太阳能光伏独立电站实施方案目 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3040一、 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2650-3653,东经7825-9906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

2、，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

3、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150180瓦/平方米之间，320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

4、区的实地研究中，风能的可利用率高。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5

5、4%；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16.1C。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；0C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

6、。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42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

7、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。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

8、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3

9、0KWp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:)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。 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

10、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

11、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：l 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。l 方阵加装方阵接线箱，方阵接线箱采用密封箱

12、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）l 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。l 方阵至控制室连线采用铠装电缆。l 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。l 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。l 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)l 方阵支架经防锈、电镀处理，强度足够，保证了阵列牢固、

13、安全 图：方阵侧面图图：方阵背面图图：方阵布置图2）风力方阵：风力方阵由7台10KW风力发电机组成，安装结构以上倾塔的形式进行施工安装，7台风力发电机并机运行，通过整流器后，标称电压为240Vdc，单台标称电流为41.6A，总充电电流为291.2A。上倾塔的安装高度为18米，8台风机根据现场情况进行前后排布置，根据测算，为保证良好的风力发电质量，必须在风机布置上充分考虑，避开建筑物、树木、和其他障碍物，以避免干扰和能量损失。一般原则如下： 如风力发电机在上风位置，风力发电机组与障碍物之间的距离应不小于障碍物高度的两倍； 如风力发电机在下风位置，风力发电机组与障碍物之间的距离应不小于障碍物高度的

14、十倍； 如果风力发电机组紧挨着障碍物的下风位置，则风力发电机应高出障碍物至少两倍以上另一方面，风力发电机组不能离电站控制室太远，否则拉线成本会大幅度增加。同时，为了减少线路损失，单台风机的交流线设置为3*10平铜芯片铠装电缆，这种尺寸的导线在全负荷功率运行时的电气功率损耗低于10%，以平均功率水平运行时低于2%。根据以上计算原则，预计本风场面积达19440平方米（108米*180米）。3）其他每个风机发电机都对应带一台风机控制器，一共7台，光伏方阵通过方阵接线箱汇流后进行控制室，由一台30KW的控制器进行充电回路控制，所有直流端电源进行直流母排进行汇流，通过电源控制柜进行控制。为保证三天阴雨天

15、能够放电，本项目蓄电池采用VAH的GFM铅酸免维阀控电池，共四组，每组120块，系统电压240V。交流部分由4台30KVA的逆变器组成，分四路给负载供电。4、主要情况一览：1.当地情况交通条件距离那曲地区约 公里，能通过车辆8T以下电站位置表面地质特征砂粘土含碎石区域地形特征地形较为平坦海拔高度4387 m年最高温度7月份经纬度东经7949、北纬3329年最低温度1月份冻土最大深度2 m连续阴雨天数3天土壤冻结日期11月至次年5月2、电站功率设计方案序号用电名称单位计算功率说明1电站总功率kW100光伏：30KW；风力：KW2设计每日发电量kWh4703设计每年发电量KWh1715503、电站

16、设计方案序号设备名称单位数 量说明1光伏组件kWp30.72光伏组件支架采用镀锌钢件2风力发电机组kWp70采用上倾塔安装，塔架镀锌2蓄电池块4802V，1200AH蓄电池支架采用镀锌钢件3逆变器kVA120四台30KVA逆变器,分四路220AC输出4控制柜、配电柜套1带防雷5户用室外供电线路100m若干地埋采用铜芯钢带铠装聚氯乙烯绝缘电缆6户用室内供电线路100m若干采用ZR-BV阻燃塑铜线7户用室内灯具、开关、插座套若干每间房安装1套8户用电度计量表套若干每户安装电度计量表1个(带箱)4、电站土建配套工程设计方案序号项目名称单位数 量说明1控制室和蓄电池房m272地基开挖后,施工基础前安装

17、避雷接地极2电站围墙m150 40*35m3光伏阵列基础个60.00 地基开挖后,施工基础前安装避雷接地极4风机阵列基础 个35塔基尺寸为2*2m.拉索塔尺寸1.5*2m4电站场地面积m21400不算风场的面积四、 主要部件设计1、太阳电池设计选型该项目选用“天威英利新能源公司”生产的160（35）P1580808系列的多晶硅太阳电池组件。本项目共采6个子方阵，每个子方阵的160Wp太阳电池板32块，8串为一组、4组并为一个充电回路的方法连接，输出充电回路为4路，光伏光阵输出的实际功率为5.12KW，每个子方阵汇流后进入电站控制器。太阳能光伏方阵160Wp太阳电池组件性能参数：(测试条件：AM

18、1.5，Ee1000W/m2，C=25)规格型号160（35）P1580808峰值功率w160开路电压V44峰值电压V35短路电流A5.1峰值电流A4.7外形尺寸长*宽*高mm158080845大约重量Kg6.00主要特点： 采用高效率绒面、背场工艺的单晶硅太阳电池片，转换效率高、使用寿命长，衰减小。 背板采用进口材料封装，抗老化。 面板采用进口高透低铁钢化玻璃封装，透光率和机械强度高。 接线盒采用防水、防潮设计。 高可靠性，不受地理环境影响。另外： 太阳电池组件必需经过“中国光明工程”指定设备质量检测中心质量认证，并通过温度循环和热斑试验。 太阳电池组件中的太阳电池片效率15。 由符合相应图

19、纸和工艺要求所规定的材料和元件制造，经过制造厂的常规检测、质量控制与合格方法生产。组件完整，附带制造厂的贮运、安装和电路连接指示。 每个组件接线盒中均加装旁路二极管2、 风机的选型根据现场地区条件，当地冬春季风速最大，每年8月、9月份风速稍弱。本项目此次我们选用北京远东*单位风能设备有限公司（美国）生产的BBWC XL.10R型10KW风机。该风机的相关参数如下：型号BBWC XL.10R功率10KW启动风速3.1m/s切入风速3.4m/s额定风速13m/s转速0350r/min风轮直径6.8m顶部质量463kg叶片倾斜度控制POWERFLEX系统超速保护AUTOFURL工作温度范围2050直

20、流母线电压240V发电机交流直驱永磁发电机输出控制系统VCS10充电控制器塔架高18m该风机特点： 新型翼型设计(已申请专利) 极好的低风速运行特性 低噪音运行 结构简单，仅有3个可动部件 自动折尾，自动抗强风保护 永磁直驱发电机 多功能电力控制器 先进的恒压电池充电控制 十分方便的塔架安装 免维护设计10KW风机安装现场根据选型，这台风机安装在电站控制室的南面的开阔地，横向间隔36m,纵向间隔180m,无遮挡，由于风机安装在开阔地，后期维护方便，安装时用上倾塔进行安装。风机的控制器将三相不稳定交流电整流为220V直流电，同时具有紧急刹车、短路保护、反接保护等功能。 10KW控制器3、逆变器设

21、计选型逆变器的作用是将太阳电池发出的直流电转换成交流电，供交流负载使用。北京科诺伟业公司生产的“KSI22030K”系列逆变器具有可靠性高，抗过载能力强，逆变效率高等特点。主要技术指标：功率 30KVA直流输入输入额定电压(V) 220输入额定电流(A) 136输入直流电压允许范围(VDC) 195300交流输出额定容量(KVA) 30KVA输出额定功率(KW) 25kW输出额定电压及频率 220VAC，50HZ 输出额定电流(A) 112输出电压精度(V) 2203 输出频率精度(Hz) 500.1过载能力 150，10秒 逆变效率(80阻性负载) 90 工作环境 噪音(1米) 50dB 使

22、用环境温度-20+55湿度090，不结露使用海拔(m)6000机械尺寸 600*800*1800重量(Kg) 405保护功能输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出过载保护、输出短路保护为保持运行的可靠性，本项目采用了四台30KVA的“KSI22030K”系列逆变器，分四路供电。30KVA逆变器(左图)4、控制器设计选型 光伏控制器专门控制太阳电池给蓄电池充电、蓄电池向直流负载供电、逆变器的输入输出，同时控制器对蓄电池的过充、过放进行保护。另外，控制器还具有报警、系统监控、反充电保护、及短路保护等功能。在本工程中，我们选用的是北京科诺伟业公司生产的KSC系列光伏控制器。功能：KSC系列太

23、阳能电源控制器是用于太阳能发电系统中，采用高可靠的电子线路，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给负载供电的自动控制设备。主要功能包括：蓄电池充电控制、蓄电池欠压报警等。主要技术指标： 型号指标KSC220200额定电压（Vdc）220额定充电电流（A）200（分6路输入）允许单路光伏阵列最大充电电流（A）33允许光伏阵列最大开路电压（V）440过充电压点（V）保护252恢复246过放电压点（V）保护198恢复225蓄电池电压点（V）切断300恢复280空载电流（mA）200电压降落（V）电池组件与蓄电池0.7蓄电池与负载0.1使用环境温度-20+50使用海拔(m)2000尺寸(mm)

24、550*600*1150太阳能光伏阵列反接保护太阳能光伏阵列极性接反，不会损坏控制器，纠正后可使用蓄电池反接保护蓄电池极性接反，纠正后可使用蓄电池开路保护蓄电池开路控制不工作，纠正可使用蓄电池过压保护蓄电池过压，蜂鸣器报警，15min关断负载蓄电池过放保护蓄电池过放后，蜂鸣器报警，15min关断负载5、蓄电池组本项目选用广东省番禺恒达蓄电池总厂生产的GFM 1200AH 2V阀控蓄电池，它密封良好、自放电小、使用寿命长，适用于充放电电流变化不规范的场合，能够大大提高光电站的性能价格比。主要性能如下：采用密封阀控结构，防止电解液泄露采用电阻极小的内部件，体现最高的放电效率采用耐腐蚀优质合金及科学

25、的内部结构设计，实现电池的长寿命产品一致性好，各节电池间压差别极小采用单向防爆栓，形成防爆结构最优化设计，电池比能量高使用特殊铅钙合金制成的板珊，将自放电量限制到 最少电池型号额定电压(V)额定容量(Ah)最大外形尺寸（mm）电池质量（kg）长(L)宽(w)槽高(h)总高(H)单体总重酸比重(d=1.24kg/L)GFM800212004711711657007619.1 根据计算，本项目蓄电池分两组安装，每组蓄电池120块，共480块，单体蓄电池1200AH/2V，整个蓄电池组净重约36.48吨。本项目在设计时，在放电深度70的情况下，3天阴雨无风天气蓄电池组也能保证负载的正常用电。蓄电池在

26、安装时，单体电池之间的连接全部采用铜排连接，层与层之间用25mm2铜芯电缆进行接线。所有接线端子及接头部分均进行防氧化来处理（凡士林防护涂层），接线完之后用专用防护罩盖上。6、方阵接线箱选用北京科诺伟业科技有限公司开发生产的方阵接线箱。主要具有防反充、防雷击、户外使用的功能。适用海拔高度：5000m。7、电站的机房设计机房的工程设计主要包括：控制室和蓄电池室；机房允许温度：-10C +40C。从那曲地区环境气候条件来看，夏季温度不高，不需要空调；冬季需要保温，必须建被动式太阳房。依照以往经验，太阳房只要按图纸和标准建设，按规定操作，注意换气和保温，即使在冬季，室内温度也可以保持在-50以上。对

27、于工作环境温度要求相对较高的蓄电池，设计时又考虑了三点： 蓄电池室均设在机房东侧，相对西侧温度要高一些； 控制室的面向朝南，以保证冬季阳光尽可能照射； 蓄电池室和控制室均应加装双层铝合金窗户，可吸收阳光热量，保温的作用。蓄电池在布置时靠北，减少阳光对蓄电池壳体直接照射，减缓壳体老化的作用；为保证良好的通风和良好温度，蓄电池房安装4扇双层铝合金窗户，控制室安装两扇。五、 工程内容及施工计划编号工程项目工程内容承担单位工程周期1合同签订工程总承包合同西藏*单位10天2前期考察 落实负荷情况 落实站址和电站机房建设 落实输电线路方案和工程量 落实设备运输和交接 落实工程人员接送事宜 确定当地负责人和

28、联络方式 签订所有相关协议西藏*单位30天3土建施工 电站机房建设 太阳电池方阵基础施工 电缆沟道施工 防雷接地施工 围墙的施工 当地村（乡）政府 西藏*单位60天4输电线路施工 干线施工 支线施工 进户线施工 当地村（乡）政府 西藏*单位30天5设备生产和采购 电站设备生产 配套设备、电缆、辅件采购 工程专用施工设备和工具 西藏*单位 生产厂家90天6设备运输和交接 铁路运输和交接 公路运输和交接 电站现场的交接 设备的仓储和存放 西藏*单位 生产厂家30天7工程安装 工程技术人员接送 现场雇工 现场设备安装 现场设备调试 西藏*单位 生产厂家 当地村（乡）政府30天8现场培训 施工安装培训

29、 设备操作使用培训 故障判断和排除培训 设备日常维护培训 电站运行管理制度培训 电站的经济管理和收费培训 西藏*单位 生产厂家 当地村（乡）政府10天9工程竣工验收 现场竣工验收测试 电站的试运行 现场的设备交接和文件交接 竣工验收报告的签署 西藏*单位 当地村（乡）政府15天10维修服务站建设 地、县、乡四级网站 西藏*单位1年11正式运行 电站正式运行进入保修期 当地村（乡）政府3年六、 施工进度计划l 2010年5月 7月： 实地考察，电站选址；l 2010年7月： 完成电站设计、设备选型；l 2010年7月 11月： 完成电站设备的购置、运输，完成电站土建施工；l 2010年12月 2

30、011-7月：完成所有电站的安装、调试工作，所有电站试运行；l 2011年8月： 电站初验。七、 培训计划培训分为现场培训和工厂集中培训，现场培训的对象是光伏电站的操作人员，他们负责电站的发供电和日常维护管理，还负责线路维护和电费的收取；工厂培训对象是维修服务人员，他们将负责电站建成后的维修和服务。1、培训内容和目标现场培训：使电站工作人员学会各个设备的操作使用和日常维护；熟悉电站的规章制度和定期检测制度；学会电站运行数据的记录；能够掌握故障判断的原则；学会简单的故障排除和进行故障记录；学会常用电工仪表和工具的使用；学会线路的维护，掌握用电常识；学会用户端线路、负荷和电表的检查；学会抄表收费；

31、工厂培训：使维修服务人员掌握电工基础和供电、用电知识；掌握各设备的工作原理和操作使用；学会各个设备的故障判断和故障排除；掌握设备的定期检查和检修；知道各个设备备品备件的供货渠道；学会备品备件的保管和登记；学会设备关键部件的更换；掌握常用电工仪表和工具的使用。2、受训人员选择标准现场培训：针对电站工作人员，要求具有高中文化程度以上，最好有使用柴油发电机的经验和农村电工常识；工厂培训：针对维修服务人员，要求具有高中文化程度以上，最好有使用柴油发电机的经验和农村电工常识。3、培训时间针对电站工作人员的现场培训安排在电站的安装期间，针对维修服务人员的工厂培训安排在电站竣工验收之后的一年内。八、 技术支持与售后服务计划1、系统和主要设备的保修系统保修期：3年；太阳电池：保修3年，保证使用20年；蓄电池：保修3年，设计寿命7-8年，一年内若发生故障免费更换；其它设备保修期：1年(常见故障保修2年)。2、技术支持和维修服务内容技术支持内容：设备保修、人员培训、建立维修服务站、定期巡检、免费咨询。3、废旧蓄电池的回收承包人承诺免费回收报废蓄电池，以确保当地不受废旧蓄电池的污染，回收蓄电池所发生的人工和运输费用均由承包人自己承担。