2022年光伏电综合节能培训.doc
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1、 本文由0086117奉献 ppt文档可能在WAP端阅读体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 AAB国际 AAB国际 综合节能培训 内容 1. 可再生能源 2. 电气节能 1.1能源概况 能源是经济和社会开展的重要物质根底。自工业革命以来 全球煤炭、石油、天然气等化石能源资源耗费迅速,生态 环境不断恶化,特别是温室气体排放导致日益严峻的全球 气候变化,人类社会的可持续开展遭到严峻威胁。可再生 能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋 能等,资源潜力大,环境污染低,可永续利用,是有利于 人与自然和谐开展的重要能源。上世纪70年代以来,可持 续开展思想逐步成为国际社会
2、共识,可再生能源开发利用 遭到世界各国高度注重,各国将开发利用可再生能源作为 能源战略的重要组成部分,提出了明确的可再生能源开展 目的,制定了鼓舞可再生能源开展的法律和政策,可再生 能源得到迅速开展。 1.2中国太阳能风能概况 中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位 之外,太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也 都特别丰富。中国太阳能较丰富的区域占国土面积的23 以上,年辐射量超过6000MJ,每年地表吸收的太阳 能大约相当于1.7万亿tce的能量;风能资源量约为32亿 kW,初步估算可开发利用的风能资源约10亿kW,按德国 、西班牙,丹麦等风电开展迅速的国家的经历进展类比分
3、 析,中国可供开发的风能资源量可能超过30亿kW。 1.3太阳能发电系统介绍 太阳能发电原理: 太阳能发电的主要原理是依照光生伏打效应 ,有太阳能组件发出直流电,如为并网系 统则通过并网逆变器直截了当将电能并入电网 ;如为离网系统则通过太阳能操纵器给蓄 电池及负载充放电。 光生伏打效应 一束光照在半导体上和照在金属或绝缘体上效果 截然不同。由于金属中自由电子如此之多,以致 光引起的导电功能的变化完全可忽略。绝缘体在 特别高温度下仍未能激发出更多的电子参加导电。 而导电功能介于金属和绝缘体之间的半导体对体 内电子的束缚力远小于绝缘体,可见光的光子能 量就能够把它从束缚激发到自由导电状态,这就 是
4、半导体的光电效应。当半导体内部分区域存在 电场时,光生载流子将会积累,和没有电场时有 特别大区别,电场的两侧由于电荷积累将产生光电 电压,这确实是光生伏特效应,简称光伏效应。 1.3太阳能发电系统介绍 太阳能发电系统分类: 一、离网型太阳能发电系统 离网型太阳能发电系统依照输出电力类型分类: 1、直流太阳能发电系统 2、交流太阳能发电系统 3、交直流太阳能发电系统 二、并网型太阳能发电系统 1.3.1离网型太阳能发电系统 离网型太阳能发电系统 由太阳能组件(太阳 能电池或太阳能电池 板)、太阳能操纵器 、蓄电池(组)组成 。如输出电源为交流 220V或110V,还需配 置逆变器。 太阳能组件
5、要将太阳向外辐射的大量光能转变成电能,就需要采纳能量转换装置 。太阳能电池实际上确实是一种把光能变成电能的能量转换器,这种电 池是利用“光生伏打效应”原理制成的。单个太阳能电池不能直截了当作 为电源使用。实际应用中都是将几片或几十片单个的太阳能电池串联 或并联起来,组成太阳能电池方阵,便能够获得相当大的电能。 ? 太阳能电池分类 ? 按制造材料分1.薄膜电池 2.晶体硅电池 ? 非晶硅电池(近两年兴起,技术不太成熟,发电效率低在建筑领域具 有优势) ? 晶体电池(技术成熟,发电效率较高) ? 单晶硅(较多晶硅发电效率稍高) ? 多晶硅 太阳能电池 太阳能充放电操纵器 太阳能操纵器的作用是操纵整
6、个系统的工作状态 ,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作 用。在温差较大的地点,合格的操纵器还应具备 温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时 控开关都应当是操纵器的可选项。 ? 光伏发电系统中使用的操纵器类型特别多,如2点式 操纵器,多路顺序操纵器、智能操纵器、最大功 率跟踪充电操纵器等,我国目前使用的大都是简 单设计的操纵器,智能型操纵器仅用于通讯系统 和较大型的光伏电站。 太阳能操纵器分类 小功率太阳能路灯用操纵器 具有光控和时控功能,一般功率比拟小 充 放 电 管 对 理 功 电 能 池 的 蓄 具 有 均 通讯监控专用太阳能发电操纵器 具有通讯 操纵功能,功率较 具有MPPT
7、太阳能电 功率 用操纵器 ,功率 太阳能操纵器 蓄电池(组) 蓄电池组是离网型新能源供电系统不可缺 少的重要部件。蓄电池组将光伏电池方阵 发出的直流电贮能起来供负载使用。在新 能源供电系统中,蓄电池处于浮充放电状 态。白天光伏电池方阵给负载供电,同时 给蓄电池充电, 晚上或阴雨天负载用电全 部由蓄电池供应。 蓄电池分类 免维护铅酸蓄电池(比拟 常用价格廉价,一般用在 对温度要求不高的场合) ? 胶体电池,低温充放电性 能良好(价格较高,一般 用在环境温度较低的场合 ) 逆变器 离网型逆变器 1、修正波逆变器 价格廉价,适用于一般的阻性负载 2 2、正弦波逆变器 价格较高,适用于对电源质量要求较
8、高,尤其通讯誉电源场 合 并网逆变器 逆变器原理 逆变器又称逆变电源,是一种电源转换装 置,主要功能是将蓄电池的直流电逆变成 交流电。通过全桥电路,一般采纳SPWM 处理器通过调制、滤波、升压等,得到与 照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦 交流电供系统终端用户使用。有了逆变器 ,就可使用直流蓄电池为电器提供交流电 。 修正波 正弦波 太阳能发电系统设计方法 在太阳能发电系统设计前首先需要明确以下几个咨询题 1、 太阳能发电系统在哪里使用?该地日光辐射情况如何? 2、 系统的负载功率多大,每天工作多少小时? 3、 系统的输出电压是多少,直流依然交流? 4、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需
9、连续供电多少 天? 太阳能发电系统设计举例 1. 地理位置:安康国土幅员在北纬31423349、东 经1080111001之间 气象数据 陕西南部各地区的气象数 据1 (温度及平面有效日 照) 太阳能发电系统设计举例 2. 系统的负载功率 太阳能发电系统设计举例 3.系统的输出电压是多少,直流依然交流 因负载为直流供电,因而系统需设计成直流系统(如有交流 负载需依照负载配置逆变器) 4.如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少? 依照客户要求为7个连续阴雨天 系统设计计算 以上表中负载为例,负载工作电压为24V直流,平均为功率为44W,每天工作24h,最长 连续阴雨天为7天,两最长连续
10、阴雨天最短间隔天数为15天,光伏电池组件采YM17024S型高效率单晶硅光伏电池组件,组件标准功率为170Wp,工作电压35V,工作电流 4.86A。45度斜面其平均日照为3.75小时,以下计算光伏方阵功率及蓄电池容量。蓄电 池组容量的计算 蓄电池的容量对保证连续供电是特别重要的。在一年内,方阵发电量各月份有特别大差异 。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份,要靠蓄电池的电能给以补足;在超过用 电需要的月份,是靠蓄电池将多余的电能储存起来。因而方阵发电量的缺乏和过剩值 ,是确定蓄电池容量的依照之一。同样,连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池 获得。因而,这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的要素
11、之一。 因而,蓄电池的容量BC计算公式为: (1)蓄电池容量Bc Bc=AQLNLTo/DOD =1.144Ah7d1.1/0.75 =497Ah 式中:A为平安系数,取1.11.4之间; QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数; NL为最长连续阴雨天数; TO为温度修正系数,一般在0以上取1,10以上取1.1,10以下取1.2; DOD为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取0.70.8,碱性镍镉蓄电池取0.85。 系统设计计算 光伏电池方阵设计 (1)光伏电池组件串联数NS 将光伏电池组件按一定数目串联起来,就可获得所需要的 工作电压,但是,光伏电池组件的串联数必须适当,光伏 电池组
12、件公称电压要与蓄电池组的公称电压相匹配。 计算方法如下: NS=US/UM =24V/24V =1 式中:US为系统直流工作电压; UM为单块光伏电池组件公称电压。 系统设计计算 (2)光伏电池组件并联数NP 要计算出光伏电池组件并联数NP,要按照以下步骤来计算。 标准240Wp光伏电池组件日发电量Qp Qp=IocHCzAh(4) =4.86A3.75h0.9 =16.4Ah 式中:Ioc为光伏电池组件最正确工作电流; H为太阳能平均日照小时数(4.3小时); Cz为修正系数,主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失,一般取0.9。 两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw,此数据为本设计之
13、独特之处,主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池 电量补充起来,需补充的蓄电池容量Bcb为: Bcb=AQLNLAh =1.144Ah7d =338.8Ah 光伏电池组件并联数Np的计算方法为: Np=(BcbNwQL)/(QpNw) =(338.8Ah+15d44Ah)/(16.415d) =4.06 式中:Bcb为蓄电池在连续7天阴雨天后需补充的容量; Nw为两组连续阴雨天之间的最短间隔天数,是蓄电池亏电后恢复时间,这里取15天; QL为负载每天的耗电量。 QP为170W光伏电池组件在安康市地区上每天发电量。 式中的表达意为:并联的太阳能电池组组数,在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电
14、量,不仅供负载使用,还 需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。 系统设计计算 (3) 光伏电池方阵的功率计算 依照光伏电池组件的串并联数,即可得出所需光伏电池方阵的功率P: P=PoNsNp Wp =170W14.06 =690.2Wp 式中:Po为光伏电池组件的额定功率, 这里是采纳170Wp光伏电池组件 。 (4) 计算结果 计算结果:该负载需光伏电池方阵功率为690.2Wp以上,蓄电池容量为 497Ah。 设备选定:光伏电池方阵功率选用680Wp(170Wp4块),蓄电池组 采纳2V、500Ah12块串联。 太阳能发电系统示意图 太阳能发电系统 1.4风力发电系统 风力发电原理: 风
15、力发电机,是一种把风能转变为机械能,再转变为电能的机电设备 ,利用风力发电,向蓄电池充电储存电能,还能够把储存的电能通过 逆变器转变为220V/50HZ的交流电源,风力发电不需燃料,无污染。 它普遍适用于风能条件好,远离电网或电网不正常的地区,供应照明 、电视机、探照灯、放像、通讯设备和电开工具等。 风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转 的速度提升,来促使发电机发电。依照目前的风车技术,大约是每秒 三公尺的和风速度(和风的程度),便能够开场发电。 风力发电正在世界上构成一股热潮,为风力发电没有燃料咨询题,也不会 产生辐射或空气污染。 风力发电系统分类 独立型风力发电系
16、统 并网型风力发电系统 风力发电系统构成 风力发电系统主要由以下几部分构成 一、机械部分:发电机、风叶、轮毂、尾舵杆、尾舵、导流 罩、支架; 二、电气部分:操纵器、逆变器、蓄电池、配电箱、泄荷器 、辅件; 三、根底部分:根底预埋件、根底法兰盘、铰链、水泥、沙 石等 风力发电机构成 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 风力发电机组主要由风轮、发电机、塔架、迎风及限速机构、传动与变速机构(大中型风力 发电机)组成。 (1) 风轮 风轮是风力发电机的主体,接受风的动力风轮旋转,将风能转化为机械能,它包括轮毂和叶 片。轮毂的作用是将叶片和发电机(或变速机构)连接起来,叶片作用是接受风能。 (2)发
17、电机 发电机是将旋转风轮的机械能转化为电能。小型风力发电机主要是低速永磁发电机,这主要 是由于小型风力发电机的风轮直截了当耦合在发电机轴上,省去了升速机构,这就要求发电机只有几百 转分,因而采纳低速发电机。 (3) 塔架 小型风力发电机拉索架用几节一样的圆钢管连接起来,它可依照地形及风况决定使用几节, 然后用四根钢索固定在地面上即可。独立杆则就由一根下粗上细的变径的钢杆组成,不用拉索。 (4)迎风机构 小型风力发电机的迎风机构主要靠尾舵,只要尾舵设计的合理,就完全能够满足对风功能的 技术要求。 (5)限速机构 小型风机的限速方法比拟多,主要是偏转机构,仰头机构,离心机构,电磁限速等;目前使用较
18、多 的主要是偏转机构,在风速超过工作风速时,由于侧偏的作用,风轮受力超过额定要求,会自动偏 离,使之不正常迎风。 风力发电机 风力发电系统构成 风力发电系统设计 风力发电机因风量不稳定,故其输出的是1325V变化的交流电,须 经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学 能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流 220V市电,才能保证稳定使用。 ? 通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定, 总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机 只是给电瓶充电,而由电瓶把电能储存起来,人们最终使用电功率的 大小与电瓶大小有更亲密的关系。功
19、率的大小更主要取决于风量的大 小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电时机比大的更 适宜。由于它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一 时狂风更能供应较大的能量。当无风时人们还能够正常使用风力带来 的电能,也确实是说一台200W风力发电机也能够通过大电瓶与逆变器 的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。 1KW功率与风速曲线 风力发电的应用领域 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 可利用小型风力发电机的地点主要有: 航运系统我国有长江等水系几条大河流,如:长江航运中的拖船,一般在100-200吨,经常被搁置在江中
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