监控系统光伏方案

京沪高速监控光伏供电系统技术方案华通远航（北京）科技发展有限公司2011年02月16日目录一、项目背景 (3)二、选配方法及考虑因素 (3)1、负载能耗 (3)2、组件方阵 (4)3、蓄能电池 (6)4、控制器 (6)5、考虑因素 (7)三、系统介绍 (7)四、主要设备技术参数 (9)1、组件的技术参数 (9)2、蓄电池的技术参数 (11)3、控制器的技术参数 (12)五、安全与保护 (13)1、防雷接地 (13)2、应急制充电部分设计 (14)3、防止电磁干扰 (14)六、高速公路部分应用业绩 (14)一、项目背景京沪高速公路(北京—山东)是中国大陆第一条全线建成高速公路的国道主干线。

京沪高速公路是“八五计划”中“八纵七横”和“两纵两横”三个重要路段的一条，同时也是国家高速规划(7918网)中一条纵向主干线。

为保持高速公路的安全畅通，提高道路服务水平，预防和遏制高速公路上重大交通事故的发生，确保人民生命财产安全，需对本项目监控系统实施升级、改造。

本次范围：泰安至新泰高速公路、京沪高速公路新泰至临沂段监控系统升级改造、服务区增加外场监控、在京沪高速莱芜服务区设置区域调度中心、泰安分中心搬迁以及相关路段数据图像的传输等。

工程施工设两个合同段，第一合同段为京沪高速泰安临沂界至鲁苏界段监控系统的升级改造，第二合同段为泰新高速监控系统的升级改造及区域调度中心建设。

太阳能供电系统为京沪高速沿线远离互通区域的摄像机供电，提供电源为光伏发电直流24V系统，主要由480Wp组件，500Ah蓄电池构成。

二、选配方法及考虑因素1、负载能耗根据标书要求，本项目太阳能供电的负载为遥控一体化摄像机，其遥控一体化摄像机系统包括：摄像机，可变焦镜头，高速云台，解码器，防护罩以及传输设备等，功耗分析如下：本项目的施工地点为山东地区，属于多雨地区，在设计太阳能系统时应重点考虑山东地区雨量相对较少的特点，在满足最大运行功耗的情况下按照能量守恒并适当余量的原则进行配比。

2、组件方阵（1）日照时数根据加拿大光伏计算管理软件分析，山东地区年平均日照指数如下：光伏供电系统取峰值日照时数Ht =4.24小时（2）最佳倾角从气象站得到的资料一般只有水平面上的太阳辐射总量，直接辐射量及散射辐射量。

因此在设计太阳能总量时需换算成倾斜面上的太阳辐射量。

依据不同的倾斜角，分别计算倾斜面上的太阳辐射量：包括直接辐射量、散射辐射量和反射辐射量。

依据太阳电池组件安装倾角应保证最大限度地接收日光照射的原则，在一般情况下组件的倾斜角是依据当地纬度根据气候情况进行调整以获得最大的太阳辐射，即在夏季时为减，在冬季时为加。

如果采用固定角度的支架，则应采用在当地纬度的基础上做适当的调增，并满足冬至时获得最大的太阳辐射量。

因此，根据计算比较，并充分照顾各月份光伏组件的发电量，我们将本项目组件的安装角度设定为40度。

3、蓄能电池（1）低温性能根据蓄电池的性能特点，蓄能电池在低温状态下其工作效率相比常温状态下低，为了保证在低温状态下其运行效率，必须选配低温性能相对优越的储能电池，且采取必要的保温措施。

（2）循环寿命蓄电池的循环寿命取决于其使用环境及蓄电池的最大放电深度，在80%DOD情况下，可循环充放电次数越多，其使用寿命越长。

（3）蓄电池容量电池容量不宜太大或太小，太大虽然可以维持时间长但要把电池充满需要的时间也长。

太小不能满足阴雨天持续时间要求。

正确的选择应该是在满足阴雨天持续时间的基础上尽可能地小。

4、控制器在设计太阳能系统时，所选择的控制器应当依据负载的使用需求并结合当地的气候资源条件，在满足一般的充放电管理及电气保护等功能外，应还具有节能及管理功能，包括采用最大功率跟踪技术及能源管理技术等，并符合通讯和远程控制需要等。

5、考虑因素对于光伏发电设计主要考虑以下几方面的因素：1、光伏设备的安装地点的气候条件，比如日照指数，气温、气压及海拔等。

2、根据当地的地理纬度确定安装倾斜角及偏置角等。

3、根据当地气温确定蓄电池的保温和防水处理方式。

4、根据负载特性所采取的最优化能量设计方案等。

三、系统介绍本项目山东地区京沪高速摄像机采用光伏供电方式。

系统主要由光伏组件，储能电池，控制器和监控软件等构成。

光伏组件：光伏组件采用高达17%以上的高效单晶硅元，依据国际标准工艺封装，符合TUV、UL、CE等质量标准，满足交通部《公路沿线设施太阳能供电系统通用技术规范》JT/T 594-2004及其他相关国家标准要求。

针对不同的外场设备能耗和工程地域的气候资源情况，采取因地制宜最优化设计策略，正确选配太阳能组件，保证在工程地域最小日照时间的月份也能使系统获得足够的太阳能能源。

蓄能电池：光伏储能蓄电池采用德国进口主材料，依国际标准及太阳能（风能）发电的独有特性研发生产，为太阳能储能专用蓄电池。

其使用寿命长，可循环次数多，使用温度宽泛，低温效率好，密闭率高，自放电小。

针对外场设备系统电源要求，工程地域气候条件及系统续航能力以最安全设计原则综合配比，在最长的持续阴雨天气的情况下也能保证重要负载的电量供应。

充放电控制器：充放电控制器采用具有效率优化，蓄能提升、智能负荷以及远程控制功能的，专门用于太阳能通信电源，高速公路监控电源，石油/天然气管道电源保护等工业系统使用的质优产品，且内置数据存储器，可保存最近30天系统运行的历史数据，多功能显示蓄电池电压，充放电电流，每天充放电安时时数等参数，并提供标准通信接口，远传监测数据。

监控软件：监控软件符合国际工业监控与开放式设计标准，支持各种国际通用通讯协议（支持串口RS485)，应用现代测量技术与微处理器技术，实现信号测量和数据采集，并采用现代通信技术实现远程数据传输，利用计算机软件和数据库技术，完成数据处理。

具有实时显示、异常报警、报警查询、远程设置、用户管理等功能。

系统主要特点如下：系统采用效率优化、储能提升和智能负荷技术，一体化设计，专业化生产，成套设备提供，系统稳定，性价比高。

系统采用最先进的软件设计方法和最优化的硬件运行平台，大幅度地减少能量消耗，提高外场设备在恶劣天气情况下的持续续航能力。

系统根据工程地域的光资源实际情况，正确选配太阳能组件和储能蓄电池，最大限度地利用当地光资源，减少投资。

系统采用最大功率点跟踪技术，在相同光资源和太阳能板峰值功率（Wp）的条件下，最大限度地提高太阳能板的蓄能效率。

系统在一般情况下（标准光强日照时间大于2小时的工程地域），能在连续20天以上阴雨天情况下正常工作。

系统能及时上传电流、电压和电量等相关数据，监控中心能准确掌握所有外场设备每天的蓄能和耗能情况。

系统具有远程自检功能，在监控中心能够随时或定时检测各外场设备运行情况，包括蓄能情况，耗能情况，传输情况以及设备异常等，并能自动报警。

系统支持风光互补方案，能适应各类传输模式和蓄能模式，具有很高的性价比。

系统支持支持微波监测、气象监测、结冰监测、超速抓拍等外场设备综合供电方案。

四、主要设备技术参数1、组件的技术参数S120单晶硅光伏电池组件基本技术参数——光伏组件：采用17%高效单晶硅电池。

——原材料来源：制造工艺成熟，不受材料限制。

——发电性能要求：受恶劣天气(风沙、雨雪)的影响要小，具备弱光发电的性能。

——组件转化率：不低于14％。

——衰减率：十年内不大于l5％，以后基本保持稳定。

——组件参数：——生产标准：GB/T9535；——测试标准：IEC61215；——总功率：480Wp：——开路电压温度系数：-(155±10)mV/℃；——短路电流温度系数：(0.06±0.0l)%/℃：——最大功率温度系数：-(0.5±0.05)%/℃；——NOCT:48±2℃：——开路电压(单组件，以下同)Voc(V)：21.4；——最佳工作电压Vm(V)：17.4：——短路电流Iso(A)：7.63；——最佳工作电流Im(A)：6.89；——旁路二级管：有；——边框接地电阻：＜lΩ：——迎风压强：＞2400pa；——绝缘电阻：50MΩ/2000V；，——产品认证：太阳电池组件符合IEC、TUV、UL、CE等相关认证。

——绝缘强度：DC 3500V，1min。

——连接盒：采用满足IEC标准的电气连接，采用工业防水耐温快速接插，防紫外线阻燃电缆。

——寿命：不少于25年。

2、蓄电池的技术参数——类型：密封阀控免维护胶体电池；——容量：500Ah；——额定电压：2V DC；——蓄电池个数：12节；——低温工作性能：-10℃条件下蓄电池充放电效率不低于65％；——高温工作性能：65℃条件下蓄电池充放电效率不低于95％；——防爆性能：蓄电池槽采用高强度ABS材料制造；安全阀采用EPDM橡胶材料制造，可自动开启；——蓄电池寿命：-10℃～65℃环境下免维护连续工作3年后蓄电池容量衰减不超过20％；——蓄电池正常使用寿命大于5年；——保证在连续阴雨天，可持续工作10天以上；——蓄电池安放措施：蓄电池放入保温箱；——蓄电池的浮充设计寿命：不小于10年；——80%放电深度的循环次数：大于1200次；——蓄电池自放电率：自放电率每月不大于2%；——蓄电池间连线：蓄电池间接线板、终端接头选用导电性能优良的材料、并具有防腐蚀措施；——蓄电池外壳：无变型、裂纹及污渍；极性正确，正负极性及端子有明显标志，便于连接；——蓄电池组可多组并联输出，无电池环流。

3、控制器的技术参数主要功能：充放电控制，温度补偿、预留应急充电接口，蓄电池电量监控；——工作温度：-10℃～65℃；——控制损耗：不超过额定充电电流的1%；——充放电回路压降：不超过系统额定电压的5%。

——额定电压（VDC）：24V；——允许太阳能最大开路电压（V）：50V；——控制点设置：自由设置系统运行的节点电压；——控制器充满断开电压值：27.8～29.6V；——控制器亏电断开电压值：21～22V；——控制器恢复连接电压值：26～26.6V；——控制器温度补偿系数：-5～7mV/℃；——太阳能电池蓄电池间电压降落（V）：≤0.5V；——蓄电池负载之间电压降落（V）：≤0.2V；——控制器应具备外电源（柴油发电机等）接入充电接口，应急充电接口额定电流：>100A；——使用环境温度：－10℃～＋60℃；——使用海拔（m）：≤5500；——显示功能：LCD显示，如蓄电池电压、充电电流、和放电电流、工作模式、系统参数、系统状态等；——设置功能：菜单方式操作，三个按键可对系统的参数（蓄电池过充、过放参数等）、工作模式等进行设置,满足不同功能的需求。

控制器可存储最近30天系统运行数据；——通信功能：通过配置的标准通信接口和数据线，可将控制器与串口通信设备连接，实现数据远传；——保护功能：蓄电池过充、过放、输出过载、过压、温度过高等保护功能；——具有浮充电压的温度补偿功能；——快速充电功能：电池电压低于一定值时，快速充电功能自动开始，控制器将提高电池的充电电压，当电池电压达到理想值时，开始快速充电倒计时程序，定时时间到,退出快速充电状态。