太阳能供电系统技术方案

一前言

1.1 前景

随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。何为石油等不可再生能源的替代者？各国都开始力推可再生能源，其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”，发展太阳能已是大势所趋，太阳能时代已为时不远了。

太阳能利用指太阳能的直接转化和利用。利用半导体器件的光伏效应原理，把太阳辐射能转换成电能称太阳能光伏技术。把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域。

近几年，国际光伏发电迅猛发展。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4％；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。印度计划1998－2002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。

在这场阳光革命中领先的国家是德国。面对强势竞争，德国太阳能业依然傲视群雄，硕果累累。2005年，业内企业营业额达37亿欧元，从业公司约5000家，从业人数包括研发和服务达42000人。德国联邦太阳能经济协会有关人士说：“全球范围内太阳能发电装机容量将从2005年的1210兆瓦上升至2010年的3000兆瓦，年增长率为22%。”德国对太阳能的认知最早，位居前列；全球四分之一的太阳能电池产自德国，五年来德国所占全球市场份额始终保持在10%。

为了加快太阳能产业的发展，德国政府通过多种推广活动来普及太阳能的利用。去年6月份，享誉世界的德国Inter solar大会在德国弗赖堡举办。德国太阳能展览会Inter solar始于2000年，每年一届，是欧洲最大的、侧重于光电、太阳热能技术及太阳能建筑方面的专业展览会，由EATIF欧洲光伏工业联盟、BSW德国太阳能工业协会、ISES国际太阳能联盟共同主办。由于太阳能产业增长势头强劲，这次弗莱堡国际展览中心的场馆（共10个馆）被完全启用，总展示面积达31000平方米。据统计共有90多个国家的647家参展商和26000多名参观者到场，中国

国内有50家太阳能行业企业参展。国内著名的业内企业参展，再次证明了该展会在太阳能领域不可替代的重要性，绝大多数展商表示效果满意，2008年将继续参展。因展会规模爆增，2008年该展将告别弗莱堡，转移到德国慕尼黑新贸易展览中心。据主办方介绍，该展会2008年的总展示面积将达到62000平方米，预计将会有来自世界的800多家厂商，35000名专业贸易观众到场。这对于中国太阳能厂商来说将一个难得的拓展海外市场的契机。

近几年来，太阳能产业在我国得到了迅猛的发展，中国已成为仅次于日本和德国之后居世界第三的光伏产品生产大国，这是我国为改善全球日益恶化的环境做出的巨大贡献，而中国随着相关法律和政策的出台，能源长期性短缺的中国将有望成为世界上最大的光伏发电市场。化石能源终将耗尽，绝对储量不可能满足人类长期发展的需要，寻找替代能源势在必然。太阳能是人类必然的能源选择。

开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济发展和提高人民都有极为重要的意义。太阳能光伏发电由于资源无限、无污染和能把太阳能直接转变为电能，系统无运动部件、运行可靠、维护少、寿命长，且电能有益于输送、储存的优点。所以光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。

太阳能光伏发电应用技术已经日趋成熟，世界上发达国家已经在广泛利用太阳能发电。我国拥有丰富的太阳能资源，全国太阳辐射平均值为5800MJ/m2，太阳能光伏发电业已经在我国得到了广泛的利用：城市的太阳能光伏并网电站、电网无法延伸的边远农村独立光伏电站、通讯网络的太阳能光伏电源、交通领域的道路照明和道路设施供电，甚至在国防军事都有广泛的利用，并且这种趋势正在得到进一步的扩大。

1.2 工程概况

西安高速公路机电工程监控系统用太阳能供电系统是一种典型的光伏独立发电系统应用，主要由太阳电池方阵、蓄电池组、安装支架、机箱、蓄电池保温箱以及辅助设备组成，为了提高系统的可靠性，还增添了应急充电口等做为配套使用。

华通远航（北京）科技发展有限公司设计、制造的太阳能供电系统，其主要组成部分全部采用现行先进的设计经验，满足设备性能、安全性以及维护方面的要求。太阳能供电系统所采用的产品为我公司定型的成熟产品，并且所使用的配

件为批量生产且为当前市场上的标准产品。

我公司的设计人员对太阳能供电系统进行设计时，针对西安高速公路全线的实际情况（地理、气象及负荷等条件），在首先保证系统安全、可靠、满足负荷能够正常使用的前提下，使系统各部分的容量设计达到合理配置。

华通远航（北京）科技发展有限公司结合多年太阳能供电系统的设计制造经验，特为西安高速公路机电工程监控系统提出太阳能供电系统技术方案。

技术方案主要包括以下内容：

--太阳能电源系统原理和构造

--太阳能电源系统设计计算

--太阳能电池板介绍

--充放电控制器介绍

--密封阀控式铅酸免维护胶体蓄电池、蓄电池保温箱介绍

--太阳能及蓄电池监控软件介绍

二陕西省高速公路网监控设备光伏供电系统总体设计概述2.1设计原则

本设计遵循西安高速公路机电工程的总体建设目标，坚持使整个系统具有安全可靠性、先进性、可扩充性、灵活性和示范性等特性为设计原则。以下对设计原则进行阐述：

（1）安全可靠性

为保障系统可靠运行，系统设有完整的在线检测系统；系统采用了多项自我保护盒，负载保护的安全措施，选用性能优良、可靠性高的成熟技术产品；最大保证系统的安全可靠性。

（2）先进实用性

选用的设备（包括组件、蓄电池、太阳能充放电控制器、在线检测设备等）均为国内或国际上先进实用的技术和产品。建成后的系统具有最为先进的蓄电池充放电管理技术、系统管理技术、系统在线检测技术，让系统的使用和维护变得更加简单。

（3）扩充性和灵活性