DB15 T 845-2015 内蒙古高速公路监控风光互补供电系统设计规范.pdf
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1、 注 1: ICS 27.010 F10 备案号 : 45707-2015 DB15 内 蒙 古 自 治 区 地 方 标 准 DB15/T 845 2015 a 内蒙古高速公路 监控 风光互补供电系统设 计规范 Design specification for wind-solar hybrid power supply system of monitoring project of Inner Mongolia expressway b c 2015 - 04-01 发布 2015 - 07-01 实施 内蒙古自治区质量技术监督局 发布 DB15/T 845 2015 I 目 次 前言 .
2、II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 系统容量设计 . 3 4.1 推荐使用区 . 3 4.2 气象水文地质勘测 . 3 4.3 容量确定 . 3 4.4 容量计算 . 3 5 系统基本技术指标 . 5 5.1 太阳能光伏组件 . 5 5.2 风力发电机组 . 5 5.3 蓄电池组件 . 6 5.4 风光互补控制器 . 6 5.5 蓄电池保温箱 . 7 5.6 系统管理软件 . 7 6 安装要求 . 8 6.1 太阳能光伏组件 . 8 6.2 风力发电机组 . 8 6.3 蓄电池 . 8 6.4 配电线 . 8 6.5 蓄电池保温箱 . 8 6.6 系
3、统防雷接地 . 9 6.7 系统接地 . 9 7 塔架和地基 设计 . 9 附 录 A( 资料 性附录 )内蒙古地区气象资料 . 10 DB15/T 845 2015 II 前 言 本标准 按照 GB/T 1.1 2009给出的规则起草 。 本 标准 由内蒙古自治区交通运输厅归口。 本标准主要起草单位: 内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司 。 本标准参与起草单位:内蒙古交通设计研究院有限责任公司、广州九昭电子信息技术有限公司 、内 蒙古埃伊尔科工贸有限责任公司、北京瑞华赢科技发展有限公司 。 本标准主要起草人: 孙广利、辛强、王树林、关曙光、高延奎、高登云、闫旭亮、李美萍、郭子 仪、韩巧丽、
4、赵舞台、李宏军、卢艳伟、高俊林、宝勇、武皓杰、陈培秋。 DB15/T 845 2015 1 内蒙古高速公路监控风光互补供电系统设计规范 1 范围 本标准 规定 了负载(混合)总功率 70W及以下的 风光互补 供电系统 的术语和定义、容量设计、基本 技术指标、安装 要求 及塔架和基地的设计等内容 。 本标准 适用 于内蒙古地区高速公路监控系统风光互补供电系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2297 太阳光伏能 源系统术语 GB/T 95
5、35 地面用晶体硅光伏组件 设计鉴定和定型 GB/T 10760.1 离网型风力发电机组用发电机 第 1部分 :技术条件 GB/T 19068.1 离网型风力发电机组 第 1部分 :技术条件 GB/T 19115.1 离网型户用风光互补发电系统 第 1部分:技术条件 GB/T 25382 离网型风光互补发电系统 运行验收规范 CECS 84:96 太阳光伏电源系统安装工程设计规范 CECS 85:96 太阳光伏电源系统安装工程施工及验收 技术规范 JTG D81 公路交通安全设施设计技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。为了便于使 用 ,以下重复列出了 GB/T 2297、 G
6、B/T 19115.1中的某 些术语和定义。 3.1 太阳辐射能量的计量 solar radiation energy measurement 太阳辐射到单位面积上的辐射功率称为辐射度(也可称为光照强度),单位为瓦 /平方米 ( W/m2) 。 而在一段时间内,太阳辐射到单位面积上的辐射能量称为辐射量,单位为千瓦时 /平方米年( kWh/m2 y)、 千瓦时 /平方 米月( kWh/m2 m)或千瓦时 /平方米日( kWh/m2 d),表示在一段时间里单位面积上 接收的太阳辐射总量。 3.2 太阳高度角 solar elevation angle DB15/T 845 2015 2 太阳 光线
7、与观测点水平面的夹角,称为该观测点的太阳高度角。 GB/T 2297-1989,定义 5.10 3.3 太阳能光伏组件 photovoltaic modules 具有封装及内部联结的、 能单独提供直流电输出的最小不可分割的 太阳能光伏组件 组合装置。 GB/T 2297-1989,定义 4.1 3.4 峰瓦 watts peak 指太阳电池组件方阵,在标准测试条件下的额定最大输出功率。 GB/T 2297-1989,定义 4.59 3.5 隔离二极管 blocking diode 与太阳电池组件或太阳电池板串联的二极管,用于防止反向电流。 GB/T 2297-1989,定义 4.26 3.6
8、旁路二极管 bypass(shunt) diode 与太阳电池、太阳电池组件或太阳电池板并联的二极管,当部分太阳电池、太阳电池组件或太阳电 池板被 遮挡或损坏时,方阵中的太阳电池可由旁路二极管形成通路,保证整个方阵还能正常工作。 GB/T 2297-1989,定义 4.27 3.7 太阳能光伏组件转换效率 photovoltaic conversion efficiency 是指受光照太阳电池的最大输出电功率与入射到该电池受光表面上的全部光功率之比。 3.8 风光互补供电系统 wind-solar photovoltaic bridge generate electricity system
9、由风力发电机组和太阳电池组件共同构成的能够将风的动能和太阳的光能转换为电能的混合发电 系统。 GB/T 19115-1,定义 3.1 DB15/T 845 2015 3 3.9 浮充电 floating charge 把充电电路和储能元件的供电电路并联接到负载上,充电电路在向负载供电的同时,仍向储能元件 充电,只有当充电电路断开时储能元件才向负载供电的一种充电运行方式 。 4 系统容量设计 4.1 推荐使用区 依据 GB/T 19115.1-2003 中 5.1, 风光互补发电系统 适用于 年平均风速大于 3.5 m s, 且 年度太阳能 辐射总量不小于 5 000 MJ 的地 区 。 4.2
10、 气 象水文地质勘测 开展设计前,应对当地 的气象水文地质资料 等 进行 调查与勘测 。 内蒙古主要行政区域的 太阳 月平均 日照时数、 太阳 能 日辐射总量、风能 月 平均风速和月平均气温参见附 录 A, 仅供 参考 。 4.3 容量 确定 根据 用电设备的使用要求,确定风光互补 供电 系统的容量。 计算 24h负载消耗功 LP ( Wh)按( 1) 式计算。 hVIPL ( 1) 式中: I 工作电流, 单位为安培( A ) ; V 工作电压, 单位为 伏 ( V) ; h 日工作时间,单位为小时( h) 。 4.4 容量 计算 4.4.1 太阳能光伏 组件 容量计算 4.4.1.1 进行
11、太阳能光伏组件容量的计算需要 确定如下 数据 : a) 确定所有负载功率、额定工作电压及连续工作时间 ; b) 确定 太阳能光伏组件 安装的地理位置:经 度 、纬度 ; c) 确定安装地点的气象资料:年 (或月 )太阳能辐射总量或年 (或月 )平均日照时数、年平均气温和 极端气温;最长连续阴雨天数;最大风速及冰雹等特殊气候资料。 4.4.1.2 对 太阳能光伏组件 的 功率 宜 以 太阳平均 日照时数为依据 ,按 式 ( 2)进行 计算 。 DB15/T 845 2015 4 TPW L P ( 2) 式中: PW 太阳能光伏组件功率, 单位为 瓦( W); LP 负载 消耗功 , 单位为 度
12、 ( Wh); T 当地峰值日照时数, 单位为 小时 (h); 系统损耗 系数 。 系统损耗 系数 主要有线路损耗、控制器接入损耗、 充 放 电损失、太阳能光伏组件 玻璃表面 灰尘遮 蔽损失 及安装倾斜角不能兼顾冬季和夏季等因素,一般在 1.6 2 之间选取。 考虑 剩余电量给 蓄 电池充电 , 该系数要选取较大 值 。 4.4.1.3 太阳能 光伏组件的工作电流 PI ( A)按( 3)式计算 ,进行选择太阳能光伏组件时参考 。 TV QPI D P )1( ( 3) 式中: Q 自给天数的富余系数,取 0.21-1.00; DP 负载的日平均消耗功 LP 减去风力发电机日平均发电功,单位为
13、瓦( W ); T 当地 峰值 日照小时数,单位为小时 (h)。 4.4.1.4 太阳能光伏组件的工作电压 PV ( V)按( 4)式计算 并进行校核 , 根据 PV ,选择 太阳能光伏 组件 。 tDFP VVVV ( 4) 式中: FV 蓄电池浮充电压, 铅 酸蓄电池单体浮充电压为 2.2V; DV 线路电压损耗,为负载电压的 3%; tV 组件温度补偿电压 ,单位为伏( V), Ft VtV )25(430 1.2 。 DB15/T 845 2015 5 4.4.2 风力发电机 组 容量 选配原则 在 风光互补供电系统 中 优先使用太阳能光伏组件 ,根据当地自然条件合理选 配 风力发电机
14、组容量 。 4.4.3 蓄电池 组 容量 计算 蓄电池组的 输出 电压必须与风力发电机 组 、太阳能光伏组件的输出电压相匹配 。 蓄电池 组 容量 按式 ( 5) 计算 。 c tLc CV NPAB 1 ( 5) 式中 : cB 蓄电池容量, 单位为安时( Ah) ; A 安全系数,取值为 1.1-1.4; LP 负载 消耗 功 , 单位为瓦 时 ( Wh) ; t 温度系数,一般在 0以上取 1, -10 0取 1.1, -10 以下取 1.2; 1N 自给天数 , 单位为天( d), 即 最长连续阴雨天数与最长连续风力低于风力发电机 组 切入 风 速的天数之差 ; cC 放电深度 , 即
15、 蓄电池技术参数 ,按相关规范要求。 5 系统 基本 技术指标 5.1 太阳能光伏组件 5.1.1 光电转换效率应不小于 14%。 5.1.2 应有旁路二级管。 5.1.3 光伏组件应符合 GB/T 9535的要求。 5.2 风力发电机组 5.2.1 宜选用永磁式发电机,应符合 GB/T10760.1的技术要求。 5.2.2 额定风速: 8m/s,也可根据当地风资源 实测 选取 。 DB15/T 845 2015 6 5.2.3 切入风速宜选低值。 5.2.4 机组应符合 GB/T 19068.1技术要求 。 5.2.5 应有 刹车 保护 系统 。 5.3 蓄电池组件 5.3.1 宜选用密封免
16、维护阀控胶体电池。 5.3.2 选用的蓄电池必须是经过有认证资格的检测机构按照相关国家 或行业标准进行测试检验合格的 蓄电池。 5.4 风光互补控制器 5.4.1 系统额定 输出 电压可选 12V/DC; 24V/DC; 220 V/AC。 5.4.2 最大充、放电电流 30A。 5.4.3 允许太阳能光伏组件最大开路电压 50V。 5.4.4 控制器损耗不超过额定充电电流的 1%。 5.4.5 充放电回路压降不超过其输出端电压的 3%。 5.4.6 通讯接口类型可选 RS232、 RS485、 RJ45或无线模块 。 5.4.7 应 有本地实时显示 报警 功能 , 应能显示太阳能光伏组件方阵
17、、风力发电机组的输入电压 /电流 、 蓄电池组电压和放电电流 、 蓄电池过、欠压报警 。 5.4.8 现场 控制器的 实时监控 功能部分 应具有 : a)实 时监视供电系统工作状态; b)采集和存储供电系统运行参数; c)能够按照管理中心的命令对供电系统进行控制。 5.4.9 应 有蓄电池管理功能,能独立控制主次负载设备供电状态,合理调配蓄电池电量,优先保证通 信设备正常工作。 5.4.10 对于不具备阻止蓄电池向风力发电机 、 太阳能光伏组件 反向放电功能的控制器,需在风力发电 机和蓄电池组之间安装一个防反二极管,防止蓄电池向风力发电机放电。 DB15/T 845 2015 7 5.4.11
18、 应 有系统保护和报警功能:短路保护;反向放电保护;过、欠电压保护等,并通过报警端口进 行报警。 5.4.12 应 有本地数据存储功能。 5.4.13 应 有应急充电接口, 并 符合 供电系统蓄电池最 大 额定 充电 电流 要求 。 5.4.14 应 有温度补偿功能。 5.4.15 应 有 最大功率点跟踪 (MPPT: Maximum Power Point Tracking)技术。 5.4.16 应 有 脉冲宽 度 调制 (PWM: Pulse Width Modulation)控制 模式 。 5.4.17 工作 环境适应 温度 应与工程所在地地区极端气温相匹配 。 5.4.18 实现对供电
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