风光互补供电系统设计方案

1风光互补供电系统设计方案李宏佳一、典型1080P枪机供电指标典型的枪机有无红外CCD枪机的基本供电指标如表1所示：表1前端设备功率电压操作时/天不加云台的CCD枪机Max：13WDC12V24加云台的CCD枪机Max：60WDC24V0.5二、风光互补系统风光互补作为一套发电应用系统，是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，系统构成如图1所示，主要组成部分的功能介绍如下：发电部分：由风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。风光互补供电控制部分：由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。供电部分：将蓄电池中的直流电能供给用电器。逆变器：蓄电池的24V直流输出经过逆变器逆变后，转化为220V交流输出电源，用以替代原有的220V市电电源，向监控摄像机及其信号传输设备供电，前端设备备有电源适配器进行交直流转换以及变压。2图1风光互补供电系统可以在夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，而晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学与实用。因此，非常适用于需要24小时不间断供电的高清视频监控摄像机。针对内容一中介绍的典型1080P枪机供电指标，考虑到出现连续无风无日照的天气情况，因此建议采用250Ah的蓄电池，一次充满可持续供电5天。风光互补系统设计参数如下所示(具体计算方法见附录)：小型风力发电机：480W（5叶片）24V蓄电池额定电压24V输出功率：60W单晶硅太阳能板150W×4块风光互补蓄电池：单块额定电压12V，额定容量125Ah，采用4块组合成额定电压24V，额定容量250Ah的蓄电池组。风力发电机技术参数如下所示：起动风速：1.5（m/s）额定风速：12（m/s）切入风速：2（m/s）额定电压：24V（DCV）额定功率：480（W）最大功率：520（W）风叶直径：1.5（m）风叶数量：5（pcs）安全风速：60（m/s）整机重量：23（kg）大风保护：泄荷及电磁制动电机最高温升：额定负载85℃工作温度：-20℃至40℃三、附录采用风光互补供电的主要用电设备为摄像机(含雨刷器、云台等)和网络传输机，额定工作电压为直流24V。根据表1，系统全天功耗可计算为：13W*23.5h+60W*0.5h=0.3355kWh风光互补供电系统同时配置两种电源以保证设备正常工作主要是为了满足在一定的恶劣气候影响下系统能够在一定时期内仍能正常运转工作，故配置时，其任一种电源配置均应可单独满足设备的工作需求。假设设备安装区域太阳能全年每天的平均有效利用时间为4h，低速(按可工作风速3m/s)风力平均有效利用时间为5h，而无可用风力也无可用光能的最不利连续时间为5天。3.1太阳能供电方案太阳能电池板最小功率：0.3355kWh/4h=83.875W。考虑太阳能组件设备的系统损耗和衰减率，取可靠系数1.4。综合考虑最不利因素，太阳能电池板的功率应为：0.3355kWh*1.4*5/4h=587.125W3则应选择额定功率600W的太阳能电池板。3.2风力供电方案风力发电机最小功率：0.3355kWh/5h=67.1W。考虑风力发电组件设备的系统损耗和衰减率，取可靠系数1.4。综合考虑最不利因素，风力发电机的功率应为：0.3355kWh*1.4*5/5h=469.7W则应选择额定功率480W的风力发电机。3.3蓄电池组方案为了保证在无可用风力和无可用光能的情况，系统至少能连续稳定工作5天，除发电设备外，还需要配置1套储能设备，一般选用高性能蓄电池。选择计算如下：根据用电设备组全天功耗及额定电压，可知系统平均电流为：0.3355kWh/(24h*24V)=0.5824A。考虑蓄电池的放电效率和衰减率，取可靠系数3.5。综合考虑最不利因素，蓄电池的额定容量应为：0.5824A*3.5*24h×5=244.608Ah则应选择额定容量250Ah的蓄电池组。