光伏发电系统在短隧道中应用

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1、光伏发电系统在短隧道中应用　　【摘要】：根据影响太阳能光伏发电系统的重要参数、工作原理及适用场合，针对偏远地区或不设置市电照明的短隧道，为LED诱导标、摄像机等设备组成的隧道运营管理系统选择合理的太阳能光伏发电系统。【关键词】：短隧道光伏发电系统蓄电池容量光伏阵列中图分类号：U45文献标识码：A1前言近年来我国高速公路里程的不断增加，高速公路建设越来越多的延伸至偏远地区，由于距离电网距离较远，造成了公路外场设备的供电较为困难而且造价过高。目前受限于造价以及技术原因，太阳能光伏发电技术在高速公路领域的应用主要集中在对小功率外场监控设备（如外场摄像机）供电，使用规模和功率较小。随着近年来我

2、国太阳能光伏发电产业的迅猛发展，技术愈发成熟，建设成本逐年降低，与之对立的传统能源的供应却日益紧张。因此可以预见，不久的将来会有更多的太阳能技术应用到高速公路建设中来，可以大幅降低高速公路的后期运营成本，节约资源，保护环境，这将为高速公路行业创造更多的社会效益和经济效益。2太阳能供电系统设计8太阳能光伏发电系统设计的基本原则是在保证满足负载供电需要的前提下，确定使用最小太阳能电池组件功率和蓄电池容量，以尽量减少初始投资，降低系统运行维护费用。2.1太阳能供电系统的结构组成太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器（有交流负载时使用）等部分组成。构成如图3-1所示。

3、图2-1太阳能光伏发电系统构成图2.2计算负载容量负载的大小决定了光伏发电系统的规模，负载容量计算是太阳能光伏发电系统设计的第一步，准确核算负载容量可以有效的控制建设规模、节省投资。2.3光伏阵列的容量设计光伏阵列是由若干太阳能电池组件串、并联连接而排列成的阵列，串联是为了获得所需要的工作电压，并联是为了获得所需要的工作电流。（1）太阳能电池方阵组件串联数电池组件串联数由太阳能电池方阵的工作电压决定。式中——太阳能电池方阵输出最小电压；——太阳能电池组件的最佳工作电压。（2）太阳能电池方阵组件并联数8电池组件并联数由太阳能电池方阵的工作电流决定，影响因素较多，包括电池组件的日发电量、负

4、载耗电量、安装地太阳辐射量以及连续阴雨天之间的蓄电池补充电量等。①太阳能电池方阵组件并联数的计算公式式中Bcb——最长连续阴雨天之间最短间隔天数蓄电池容量；Nw——最长连续阴雨天之间最短间隔天数；QL——负载日平均耗电量；QP——太阳能组件日发电量。②最长连续阴雨天之间最短间隔天数蓄电池容量的计算公式式中A——安全系数，取1.1~1.4之间；NL——最长连续阴雨天数。③太阳能电池组件日发电量的计算公式式中Ioc——太阳能电池组件最佳工作电流；T——等效峰值太阳小时数；KOP——斜面修正系数；Cz——修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取0.8。2.4蓄电池的容量设计

5、8目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。铅酸免维护蓄电池因为其造价较低和固有的免维护特性及对环境较少污染的特点，是光伏发电系统通常选用的储能装置。蓄电池容量的大小主要取决于负载的耗电情况。此外还要考虑现蓄电池的环境温度、放电率、深度放电能力，系统控制的规律性及系统失效的后果等因素。（1）温度：一般温度情况下，基本可不考虑温度的影响，但在温度较低（≤0℃）的情况下，铅酸蓄电池由于硫酸电解液的粘度和温度增大，扩散困难，电阻加大等原因，会造成蓄电池的放电容量降低，设计中应考虑这一因素。（2）放电率：在不同放电率情况下，蓄电池的容量不同。放电率增加时，蓄电池的容

6、量会减少，放电率减少时，蓄电池的容量会增加。蓄电池储存的能量主要是为了自给天数中的负载需要，蓄电池放电率通常较慢，通常在100~200小时，蓄电池的容量要比标准状态多10%~20%。（3）放电深度：铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。浅循环蓄电池的取值为0.5，深循环蓄电池的取值为0.8。有时为了提高蓄电池的使用寿命，减少蓄电池系统的维护费用，深循环蓄电池可适当降低放电深度取值。（4）蓄电池容量公式计算如下：式中TO——蓄电池充电的温度修正系数；DOD——蓄电池放电深度。3工程实例8以某一短隧道为例，按照上述设计方法，给出太阳能光伏发电系统主要参数的计算方法。隧道所处地区气象资料：最长连

7、续阴雨天为15d，两最长连续阴雨天最短间隔天数为30d，当地冬季平均气温-10℃，方阵安装地水平面上接收的年平均日辐射量为12110kJ/㎡，Kop值为0.885。3.1负载计算对该隧道的负载进行分类统计，统计表如下：负载统计表编号负载名称AC/DC电压/V数量合计功率/W工作时间/h耗电量/W•h1LED诱导标AC244004002496002监控摄像机AC24216243843摄像机云台、镜头和雨刮等AC24212011204光