太阳能浮标系统技术方案(提交)

太阳能浮标供电系统方案

湖南红太阳光电科技有限公司

2012-10-11

1.项目概况

系统为浮标供电系统，由太阳能光伏组件、控制器、蓄电池等部件组成。 1.1 系统要求

1)系统直流母线24V，负载电流最大22.2A。

2)负载额定功率80W，待机功率20W，每天工作12次，每次工作40分钟，15分钟额定功率工作，25分钟待机工作，蓄电池自给天数15天。

3)所有器件满足在浮船上工作，防水防潮。

4)有通讯端口，能够将新能源发电的信息传送回主机端。 5)有市电充电接口。 1.2系统工作环境

系统安装地点为武汉市的一个湖泊，下表为武汉市近22年逐月平均气象特征数据，其中月均总辐射量为推算值，数据来源：美国NASA能源网。

Monthly Averaged Insolation Incident On A Horizontal Surface (kWh/m2/day)武汉

水平面每月峰值日照时数

月 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 年平均值 AVG 2.57 2.76 3.24 4.05 4.48 4.63 4.92 4.73 4.05 3.15 2. 2.52 3.67 OPT 3.45 3.22 3.41 4.03 4.46 4.61 4. 4.74 4.21 3.59 3.81 3.66 4.01

本方案采用美国NASA能源网提供数据进行推算，武汉市年均标准太阳辐射量1339.55KWh/m2，同时计算出武汉市区平均光照时间为3.67小时。以上数据作为本方案设计依据.

2、光伏系统设计方案

本系统是光伏系统，主要由太阳能电池组件、光伏控制器、储能胶体蓄电池、配电箱、配套支架和连接电缆等组成，系统基本结构如下图所示。

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光伏控制器客户负载蓄电池系统结构图

系统的主要组成设备如下表所示：

系统组成设备 序号 1 2 3 4 5 名称 单晶硅电池组件 光伏控制器 光伏电缆 蓄电池 配电柜

规格 100W/18V 24V-30A 4mm CN-800AH（2v/800Ah） 2数量 8块 1个 1套 12 1个 3、参数计算

3.1 负载计算

系统负载为两台设备，每台设备每天工作12次，每次40分钟，其中15分钟满功率80W工作，25分钟低功耗20W，待机功率为5W。计算可以得到系统每天的功耗为840Wh。

负载 负载功率 80W 20W 5W 负载数量 2 2 2 合计 合计功率 160 40 10 每日工作时间 3 5 16 24 每日耗电/Wh 480 200 160 840

3.2 蓄电池容量计算

客户要求系统自给天数为15天，计算出蓄电池需要的容量为845Ah。

3.3 光伏发电量

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系统设计中确定组件为8块，每块组件功率为100W，组件部分容量为800W，武汉地区日平均峰值日照时间为3.67小时。

计算平均一年中每个月平均每天的发电量如下表所示：

每月日均发电量 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均 峰值时间 2.57 2.76 3.24 4.05 4.48 4.63 4.92 4.73 4.05 3.15 2. 2.52 3.67 发电量Wh 1850 1987 2332 2916 3225 3333 32 3405 2916 2268 2080 1814 22 4、设备选型

4.1 蓄电池选型

根据市场提供的各种蓄电池规格参数和客户提供的蓄电池安装空间，本次设计中采用2V/800Ah的蓄电池，尺寸可以刚好安装在封闭的船舱底部。

蓄电池基本规格容量如下表所示： 型号 CN-800 额定电压 2V 额定容量 800Ah/10hr 长 383mm 宽 171mm 高 330mm 重量 50kg

4.2组件选型

根据船身的预留空间以及光伏系统的实际情况，系统选择48所红太阳新能源公司生产的100W/18V组件，组件基本参数如下：

组件具体参数

组件 功率 峰值电压 峰值电流 组件规格（长×宽） 重量 参数 100W 18V 5.56A 1196×1mm 7.8kg

4.3控制器选型

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客户要求系统稳定高效，带有485或者232的通讯功能，光伏系统直流电压24V，最大充电电流22.2A，选择型号为WS10-24-N00太阳能充电控制器，控制器直流电压24V，最大充电电流30A。

控制器具体参数 产品型号 蓄电池额定电压 光伏额定输入功率 浮充电压点 最大开路电压 显示方式 静态电流 工作温/湿度范围 通信功能（可选） 温度补偿功能（可选） 参考尺寸（长×宽×高） 参考重量 WS10-24-N00 24V 1kW 29V 50V LCD ≤20mA -20～+55℃/35～85%RH（但无结露） 可选RS232 、RS485、 RJ45、 GPRS -4mV/℃/2V ,–35℃～+80℃ , 精度：±1℃ 440×300×170mm 8 kg

5、系统安装

5.1 组件安装

组件峰值电压为18V，蓄电池直流电压24V，8块组件采用2串4并的连接方式，组件平铺安装在船上的支架之上，安装效果如下图所示。

注：顶部放置2块组件版，船头船尾放置3块

5.2 蓄电池安装

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船舱的蓄电池安装有两个空间，其中船头为650*660(长*宽)，船尾的空间为1280*660(长*宽)。蓄电池有12节，在船头安装3*1节蓄电池，在船尾安装3*3节蓄电池，其中船尾定做三个小型蓄电池支架，依次安装三个蓄电池。

6、系统校对与核算

系统组件设计容量为800W，蓄电池容量800Ah，日负载840W。

蓄电池有效能量为11.923kWh，无负载状态充满蓄电池需要的连续光照时间为4.29天，在系统工作条件下，充满蓄电池需要的连续光照时间为7天，蓄电池充满状态下可供负载用电14.2天。

蓄电池充满需连续日照天数 平均 7天 夏季最高 3.85天 冬季最低 10.14天

本系统设计采用的组件理论上平均每天的光伏发电量为22Wh，平均可供负载3.15天的损耗，在夏季发电高峰可供负载4.22天的损耗，冬季发电低谷可供负载2.16天的损耗。

日发电量/负载 月日照需求 平均 3.15天 9.5天 夏季最高 4.22天 7天 冬季最低 2.16天 14天 从表中可以发现，满足用户负载用电损耗的情况下，冬季每月的日照时间不能少于14天，夏季每月日照时间不能少于7天，全年每月平均日照时间不能少于10

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天。

武汉市22年平均每月降雨天数 月份 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11月 12月 8 10 13 14 13 12 11 9 9 10 9 7 降雨日數(天) 上表为武汉市近20年每月降雨天数，冬季最大降雨天数为9天，因此若冬季阴天数少于7天，则系统是可以稳定持续工作。

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