光伏电站在船闸远方调度站的应用

1、前言

随着水运交通的迅速发展，船闸目前实现24小时运行，船闸远方远调站作为船闸的主要窗口对船员提供不间断的过闸服务，而远方调度站往往离船闸的中心区较远，目前采用的供电方式主要有从附近乡村直接供电或敷设专用线路供电，但是以上2种情况如出现线路突发故障均会使船闸远调站不能运行造成船员无法登记过闸。本文通利用光伏建筑一体化( BIPV )技术在船闸远调站安装太阳能电站的方法提出了一种较好的解决方案，并对太阳能照明在船闸的应用做了具体详细的分析。

2、船闸光伏电站系统原理及组成

船闸的远方调度站往往市区较远，常年阳光充足，光线无遮挡，这些条件为安装太阳能光伏电站系统提供了保证。

2.1光伏系统的工作原理

光伏系统的工作原理图

工作原理：白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。

2. 2光伏系统的组成

光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜等设备组成。根据各船闸的实际情况可选择安装以下2种类型的光伏发电系统;

A.并网运行的光伏发电系统： 并网系统的特点是：太阳能电池板产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。由于直接将电能输入到电网，免除了蓄电池的配置，降低了系统的成本;且省掉了蓄电池储能和释放的过程，充分利用太阳能电池板所发的电力，减少了能量的损耗。但另一方面，系统中需要配置专用的并网逆变器，以保证输出的电能满足电网电力对电压、频率等用电性能指标的要求。因为逆变器效率的问题，会有部分的能量损失。

系统概要图

B.独立光伏发电系统概要图

独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，它适用范围广，由于必须有蓄电池储能装置，所以整个系统的造价偏高。在增加相关设备后也可向商业电网供电。该系统的特点是 : 单一个体是一个独立的系统，即使某一个体出现故障，不会影响其他个体，且不必架设配电源线路。但要求应用场所周围没有遮挡物，确保每一单体必须是接收阳光良好。

系统概要图

根据船闸远方调度站目前的运行状况推荐一套船闸远调站5KW太阳能独立发电系统的主要配置说明。

以太阳能优先供电，当长时间阴雨天蓄电池电能不足时，立即自动切换至市电以保证负载供电不间断，蓄电池电能恢复时自动切回。整个太阳能电站高较单晶硅电池组件5400W。电站由54块100W高较单晶硅太阳能电池组件，3组每组18块100W太阳能组件串阵列构成，系统电压设计成220V系统，2V1000AH 55节，其为8串2V1000AH免维护电池组成，这样可方便的安装接线。总共3路输入控制器，控制器选用，DC220V 25A，电站总电流为21A左右，每路则为7A左右。总功率为5400W。方阵工作电压为275.2V，则蓄电池的电压应为220.16V，如选用2V/1000AH蓄电池则为55组串联。

主要设备配置清单：

项目名称 型号 数量 备注

太阳能电池 100W/18V 54块 5400W

控制器 DC220/25A 1台

蓄电池 2V1000AH 55只

逆变器 DC220V/25KW 1台

静态转换器 AC220V/25A 1台

板支架 非标准 -

蓄电池支架 非标准 -

导线 若干 -

◆光伏发电系统的特点

没有转动部件，不产生噪音; 没有空气污染、不排放废水;

没有燃烧过程，不需要燃料; 维修保养简单，维护费用低;

运行可靠性、稳定性好; 晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上;

3、在船闸远调站安装方法

利用光伏建筑一体化( BIPV )技术将光伏器件与建筑材料集成化。比如，船闸远调站屋顶、向阳的外墙甚至窗户材料都用光伏器件来代替，则既能作为建材又能发电，可谓一举两得。建筑物的墙面和屋顶的PV组件的造型、色彩、建筑风格与建筑物结合，与周围的自然环境整合，以期达到完美的协调。当然，对光伏器件来说，同时还应具备建材所要求的隔热保温、防水防潮、机械强度、电气绝缘等性能，并要考虑安全可靠、便于施工、立面美观等因素。控制设备可配合远方调度站的机房进行安装。

3.1 电池板安装原则

安装方向

安装太阳能电池板时，在北半球电池板面原则上应朝南略偏西，南半球应朝北略偏西，这是因为午后阳光较强，即使上午有雾，午后即可消散，下午也可以较好地接收太阳光。当然，实际安装时，还需针对不同地区、不同单位的经济条件等具体情况而定。

3.2 安装角度

地理纬度不同，则太阳能电池板面与地面夹角亦有所不同，通常高纬度地区夹角大一些，低纬度地区夹角小一些(如淮安地区夹角一般为 35 °)，这样才能最大限度地利用太阳光。