光伏發(fā)電及現(xiàn)代牧場(chǎng)(60kw)

1、光伏發(fā)電與現(xiàn)代牧場(chǎng)（60kw太陽(yáng)能光伏電站與智能化養(yǎng)牛場(chǎng)設(shè)計(jì)方案）本文中設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，使用了分塊發(fā)電、集中變壓方案，使用的輔助軟件為CEHEDesign（V 1.2.6），采用固定傾角安裝方式（通遼，扎魯特旗的傾角大約為40度），將系統(tǒng)分成10個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，分單元功率為6kw，分別發(fā)電，然后經(jīng)過(guò)變壓配電裝置輸出到牧場(chǎng)中，最終實(shí)現(xiàn)將整個(gè)光伏系統(tǒng)對(duì)智能化養(yǎng)牛場(chǎng)發(fā)電的方案。此次設(shè)計(jì)中的智能化養(yǎng)牛場(chǎng)，除圍欄等硬件設(shè)備外，其他管理系統(tǒng)均采用高科技電子設(shè)備，比如電子喂養(yǎng)站、電子監(jiān)控、電子識(shí)別等系統(tǒng)，為保障系統(tǒng)能夠穩(wěn)定傳遞信息，電子信息的傳輸將使用有線和無(wú)線傳輸兩種方式，同時(shí)為穩(wěn)定控制系統(tǒng)

2、，除了通過(guò)電腦控制系統(tǒng)外，增添安卓專用遙控器控制功能，最終成為一個(gè)高度自動(dòng)化的牧場(chǎng)。一、光伏電站總體技術(shù)方案每個(gè)發(fā)電單元由6kWp組件、EHE-NSKTL（Three-phase）逆變器組成,輸出三相交流電。每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的電池組件采用串并聯(lián)的方式組成多個(gè)太陽(yáng)能電池陣列，太陽(yáng)能電池陣列輸入光伏方陣防雷匯流箱后接入直流配電柜，然后經(jīng)逆變器和交流防雷配電柜并入變壓配電裝置。此種設(shè)計(jì)特點(diǎn):1、 每個(gè)6kWp的發(fā)電單元即是一個(gè)低壓并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以直接并網(wǎng)給用戶供電,也可以經(jīng)變壓器升壓后并入高壓電網(wǎng)；2、10個(gè)獨(dú)立的6kWp并網(wǎng)光伏分系統(tǒng)之間沒有任何電氣聯(lián)系，可以分別實(shí)施工程建設(shè)及運(yùn)行與維護(hù)

3、管理，如果局部故障檢修時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；3、可靈活地以各種方式進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè) ，比如：整體承包、分系統(tǒng)承包、單個(gè)發(fā)電單元分包等；4、便于進(jìn)行各種不同元器件設(shè)備、不同技術(shù)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估。6kWp方陣接線箱EHE-N5KTL（Three-phase） DCAC 6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣6kWp方陣接線箱接線箱箱線接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱接線箱EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5K

4、TL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）EHE-N5KTL（Three-phase）變壓器牧場(chǎng)圖1 單個(gè)發(fā)電單元原理框圖圖2 60kWp分布式光伏發(fā)電分系統(tǒng)原理框圖 二、光伏系統(tǒng)構(gòu)成 1、光伏陣列：包括太陽(yáng)電池組件、支承結(jié)構(gòu)(支架及基礎(chǔ)等)、接線箱、電纜電線等；   2、直流-交流逆變?cè)O(shè)備:包括直流屏、配電柜、逆變器等；  3、變壓設(shè)施:包括降壓變壓器、戶外真空斷路器

5、、避雷器等； 4、控制檢測(cè)系統(tǒng)：包括系統(tǒng)控制裝置、數(shù)據(jù)檢測(cè)及處理與顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息交換設(shè)備等；5、附屬設(shè)施：防雷及接地裝置、清潔設(shè)備、廠房及辦公室、圍欄、通道及道路等。三、主要設(shè)備及其主要技術(shù)要求1、太陽(yáng)電池組件：總?cè)萘?kWp，優(yōu)選晶體硅組件，適量使用其他組件；2、支承結(jié)構(gòu)：足夠的強(qiáng)度、防腐蝕；3、逆變器：有最大功率跟蹤(MPPT)功能、效率93；4、降壓變壓器； 5、控制檢測(cè)及遠(yuǎn)程信息交換：采集并記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，如氣象資料、電性能參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)等；執(zhí)行相關(guān)的控制操作,如切合逆變器的輸出、太陽(yáng)電池方陣的輸出；系統(tǒng)故障的自動(dòng)保護(hù)功能,記錄并保存故障信息,發(fā)送報(bào)警信號(hào)；遙控、遙測(cè)等遠(yuǎn)程信息交

6、換功能；6、機(jī)房與辦公室；7、防雷及接地保護(hù)：符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求；直流側(cè)與交流側(cè)都需有接地保護(hù)；有足夠的防雷保護(hù)范圍,并且不得遮擋光電場(chǎng)的太陽(yáng)輻射；8、場(chǎng)地道路；9、防護(hù)圍欄：足夠的高度和強(qiáng)度以滿足防護(hù)要求；距光伏方陣有一定的距離以免遮擋光電場(chǎng)的太陽(yáng)輻射。四、發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)1、主要設(shè)備選項(xiàng)： （1）太陽(yáng)電池組件：本次設(shè)計(jì)選用的電池組件制造廠家為：ZHSHINE； 電池組件型號(hào)為：ZX250（48）MS；（2）并網(wǎng)逆變器：本次設(shè)計(jì)選用的逆變器為：EHE-N5KTL（Three-phase）；（3）交流降壓變壓器：國(guó)產(chǎn)電力變壓器； （4）避雷裝置：裝設(shè)避雷設(shè)施防直接雷擊,并

7、需有良好的接地。逆變器數(shù)據(jù)交流數(shù)據(jù)直流數(shù)據(jù)工作溫度Deg.C-25+60最大交流功率KW5.5最大直流功率KW6.1防護(hù)等級(jí)IP65額定交流輸出功率KW5最大支流電壓V1000噪音等級(jí)dB<50并入電網(wǎng)電壓范圍V320450MPP電壓范圍V200800通訊接口RS485,WIFI并入電網(wǎng)頻率范圍HZ47.551.5最大輸入電流A2*12隔離類型no transformer額定功率下總諧波畸變<3%接線方式接線盒尺寸mm*mm*mm400*540*195功率因數(shù)0.99效率額定96.51%95.41%重量kg30表3 逆變器性能參數(shù)表組件數(shù)量光電板額定總功率W246000組件面積m2

8、光電板額定功率比41.03101.67%在15Deg.C時(shí)的MPP電壓V397.84397.84397.84在50Deg.C時(shí)的MPP電壓V363.40363.40363.40在70Deg.C時(shí)的MPP電壓V343.72343.72343.72在電網(wǎng)電壓下的最小MPP電壓V200200200在-10Deg.C時(shí)的開路電壓V534.78534.78534.78在25Deg.C時(shí)的開路電壓V485.44485.44485.44逆變器允許的最大直流電壓V100010001000光伏陣列最大電流A5.565.565.56允許的最大電流A121212組串輸入功率W200020002000A路B路C路制造

9、廠家ZHSHINEZHSHINEZHSHINE電池組件型號(hào)ZX250（48）MSZX250（48）MSZX250（48）MS組串?dāng)?shù)量111每組串組件數(shù)量888表4 分單元電池板參數(shù)型號(hào)ZX250（48）MSMPP電流A5.15MPP電壓V48.5MPP功率W250尺寸m1.3075*1.3075表5 太陽(yáng)電池組件性能參數(shù)表2、太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì)（1）24塊組件串聯(lián)得到逆變器所要求的電壓，由表4中的有關(guān)參數(shù)可知，此方案滿足逆變器使用要求。（2）3路并聯(lián)組成6kWp 發(fā)電單元，單個(gè)發(fā)電單元的容量為：3×8×250Wp=6000Wp =6kWp（3）10個(gè)發(fā)電單元組成60kWp并

10、網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)總?cè)萘浚篜=10×6 =60kWp（4）需用 250Wp太陽(yáng)能電池組件總數(shù)量：M=10×3×8 240（塊）（5）所有組件自身總面積：S=10×41.03=410.3m23、太陽(yáng)能電池方陣支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝方式設(shè)計(jì)：固定式。 固定式支架傾角設(shè)計(jì)：根據(jù)軟件數(shù)據(jù)，最優(yōu)傾向角度設(shè)定為40°。 方陣支架方位角設(shè)計(jì)：太陽(yáng)能電池方陣面向正南安裝。 太陽(yáng)能電池陣列間距設(shè)計(jì)：光伏方陣陣列間距應(yīng)不小于D，公式：為緯度，通遼扎魯特旗緯度大概為43.36°；H為支架高度，由傾斜角度為400可得H=1680.9mm。計(jì)算得： D = 5908.5m

11、m。取間距為 6m。4、光電場(chǎng)太陽(yáng)能電池陣列布置  組件排列：縱向三排，3×8=24塊組件。平面尺寸，10.46m×3.93m； 6kWp發(fā)電單元：由3路串聯(lián)組件并聯(lián)組成,安裝在10個(gè)支架上； 30kWp的分系統(tǒng)：5個(gè)6kWp發(fā)電單元,占地面積 =53.2m×3.0043m； 60kWp并網(wǎng)系統(tǒng)：2 ×30kWp 子陣列組成,子陣列之間有通道?？傉嫉孛娣e = 53.2m×6.0087m5、避雷、防雷及接地保護(hù)設(shè)計(jì)目的：使光電場(chǎng)及附屬設(shè)施免遭直接雷擊。方式：避雷帶（將金屬導(dǎo)體沿被保護(hù)物頂部輪廓浦設(shè),并保持適當(dāng)距離,消引雷電荷、避免直接雷

12、擊，陣列支架本身就是金屬導(dǎo)體,只要將支架良好接地,即可達(dá)到防雷效果）。電網(wǎng)線路防雷：直流側(cè)的防雷，逆變器內(nèi)部有防雷系統(tǒng)；交流側(cè)的防雷，使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的避雷器。系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)：雷電保護(hù)系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)符合DL/T 620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合的要求 (一般不大于10，在高土壤電阻率地區(qū)的接地電阻不大于30)；線路接地系統(tǒng)應(yīng)符合 DL/T 621-1997 交流電氣裝置的接地以及DL499-92農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程的技術(shù)要求(一般不大于4 )；干旱戈壁灘的土層電阻率高，應(yīng)設(shè)置多個(gè)接地坑，放入長(zhǎng)效降阻劑，埋設(shè)水平接地網(wǎng)以降低接地電阻。五、發(fā)電量預(yù)測(cè)1、分布式光伏系統(tǒng)的效率分

13、析（1）光伏陣列效率1，光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過(guò)程中的損失包括：組件匹配損失：對(duì)于精心設(shè)計(jì)施工的系統(tǒng),約有4%的損失；太陽(yáng)輻射損失：包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽(yáng)輻射損失,取值5%；偏離最大功率點(diǎn)損失：如溫度的影響、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)精度等。取值4%；直流線路損失：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,應(yīng)小于3%。得： 1 = 96% × 95% × 96% × 97% = 85%；（2）逆變器的轉(zhuǎn)換效率2 = 95.41%； 系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積： = 1×2 = 85%×95%×95% = 81%2、發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)

14、電量根據(jù)軟件生成數(shù)據(jù)，可估計(jì)發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量為：W=9285.0KWh×10×=75208.5KWh六、發(fā)電系統(tǒng)投資概算序號(hào)項(xiàng)目明細(xì)件數(shù)單價(jià)RMB（萬(wàn)元）總價(jià)RMB（萬(wàn)元）備注光伏陣列1光伏組件60KWp5.5元/Wp33單晶硅2支架60KWp5元/Wp303單元接線箱100.334支架接線箱3500.2587.55基礎(chǔ)固定金具600015元/套96支架固定金具2萬(wàn)4元/套87組件固定金具10萬(wàn)1元/套108電線電纜1200m20元/m2.49其他2 小計(jì)184.9逆變?cè)O(shè)施1逆變器100.552直流配電柜100.333匯流轉(zhuǎn)接柜20.40.84交流配電柜20.515接線電

15、纜300m50元/m1.56其他2小計(jì)13.3輸變電設(shè)備1變壓器2362斷路器、避雷器20.20.43互感器2244低壓輸電線路300m55元/m1.655其他2小計(jì)14.05控制檢測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)5總計(jì)217.25表6 主要核心器件預(yù)算明細(xì)機(jī)房土建及配套設(shè)施1防雷與接地裝置0.52發(fā)電場(chǎng)地準(zhǔn)備500m280元/m243變壓器基礎(chǔ)20m2100元/m20.24線纜地溝300m200元/m65房屋建設(shè)250m21000元/m2256防護(hù)圍欄100m200元/m27清潔設(shè)施0.58其他2小計(jì)40.2運(yùn)輸及工程建設(shè)1安裝調(diào)試勞務(wù)費(fèi)5人20000元/年102工程監(jiān)理費(fèi)23運(yùn)輸費(fèi)24工程管理及資料15其

16、他2小計(jì)17總計(jì)57.2表7 光伏電站施工預(yù)算明細(xì)根據(jù)表6和表7的預(yù)算明細(xì)，可以預(yù)算光伏電站的初期總花費(fèi)為：217.25+57.2=274.45（萬(wàn)元）七、智能養(yǎng)牛場(chǎng)設(shè)計(jì)1、電子喂養(yǎng)站這一部分系統(tǒng)采用智能化精確飼喂系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)軟件為控制中心，有一臺(tái)或者多臺(tái)飼喂站作為控制終端。稱重傳感器和射頻讀卡器采集牛的體重和身份信息，根據(jù)科學(xué)公式（計(jì)算機(jī)軟件已設(shè)定）運(yùn)算出牛的日供量，控制器控制機(jī)電執(zhí)行部分精確下料?？刂破靼雅５捏w重、身份、采食量、采食時(shí)間等信息通過(guò)有線或無(wú)線方式傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，從而使養(yǎng)牛場(chǎng)管理人員可以方便的查看每頭牛的信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)牛的精確飼喂和數(shù)據(jù)管理，同時(shí)

17、為牧場(chǎng)節(jié)約了飼料，提高了牛的生產(chǎn)率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。牛欄牛通道（含稱重傳感器和射頻傳感器）飼料自動(dòng)化投放體重、身份、時(shí)間。 飼料量 日期、種類計(jì)算機(jī)自動(dòng)門圖8 單個(gè)電子喂養(yǎng)站示意圖2、溫度監(jiān)控系統(tǒng)這一部分在設(shè)計(jì)中將采用中央空調(diào)式調(diào)控，類似于大型酒店的溫度控制系統(tǒng)。按照工程師設(shè)計(jì)，在牛欄室的相應(yīng)位置安裝溫度傳感器，同時(shí)傳感器的數(shù)據(jù)與中央空調(diào)智能溫度控制系統(tǒng)連接，起到室溫自動(dòng)控制，最終將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，以便人工監(jiān)控。牛欄溫度傳感器中央空調(diào)計(jì)算機(jī)分空調(diào)圖9 溫度監(jiān)控系統(tǒng)示意圖3、防盜監(jiān)控為防止盜竊等違法事件的發(fā)生，牛欄室中要安裝相應(yīng)的視頻監(jiān)控設(shè)備，保證無(wú)死角監(jiān)控，同時(shí)要安

18、裝防盜門，在人要進(jìn)入飼養(yǎng)室時(shí)需要相應(yīng)的門禁卡或輸入密碼等方式。4、奶廳管理員機(jī)對(duì)于奶牛的飼養(yǎng)我們可以引進(jìn)奶廳管理員機(jī)，屬于新型設(shè)備。此設(shè)備的核心是奶站管理上位機(jī)，它是奶站的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)處理中心，也是本系統(tǒng)的最高管理軟件，它接受奶站中每個(gè)牛欄現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)上傳的奶量及擠奶過(guò)程采集的各種信息，進(jìn)行后臺(tái)的數(shù)據(jù)和報(bào)表處理，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，為奶戶打印結(jié)算憑證和報(bào)表，并為奶站工作人員提供奶群管理數(shù)據(jù)。奶站上位機(jī)利用GPRS模塊經(jīng)過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與奶源部數(shù)據(jù)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)奶站設(shè)置一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)及打印機(jī)，軟件包括實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)顯示界面，以及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server。一個(gè)奶站的擠奶過(guò)程及奶量計(jì)量過(guò)程，使管理者足不出戶便可了解下屬奶廳的每日產(chǎn)奶量、奶牛數(shù)量、奶牛健康狀況、奶牛產(chǎn)奶量、奶廳工作環(huán)境、奶罐制冷溫度，各奶站的產(chǎn)奶量。為收集信息、以量定產(chǎn)、牛群優(yōu)化、科學(xué)喂養(yǎng)、企業(yè)決策提供量化幫助。 同時(shí)還可以配置一臺(tái)奶量查詢自助終端（觸摸屏一體打票機(jī)），此設(shè)備是奶廳管理員機(jī)配套的奶農(nóng)索取奶量憑證的自動(dòng)打票設(shè)備，用戶只需用自己的的IC卡輕輕一劃，設(shè)備就可打印出奶戶的擠奶清單（當(dāng)天只提供打印一次小票），類似于超市購(gòu)貨清