一、系統(tǒng)概述

      目前遠(yuǎn)程監(jiān)控及超長(zhǎng)距離監(jiān)控面臨很多挑戰(zhàn)，用交流220V供電的話，首先電纜線成本很高，同時(shí)距離不能太遠(yuǎn)（一般不超過2km）。其次是交流供電用的民用市電，經(jīng)常不是很穩(wěn)定，容易出現(xiàn)斷電或者電壓異常等現(xiàn)象。而太陽能供電系統(tǒng)剛好彌補(bǔ)了這些問題，同時(shí)也是響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)的號(hào)召。

      根據(jù)本項(xiàng)目的要求，使用1套太陽能風(fēng)能互補(bǔ)供電系統(tǒng)。太陽能供電選用東莞市星火太最能科技股份有限公司的系列太陽能供電產(chǎn)品，配置太陽能光伏板、800W風(fēng)機(jī)，8節(jié)12V/100AH蓄電池。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

      太陽能風(fēng)能互補(bǔ)系統(tǒng)除具有一般太陽能供電系統(tǒng)的長(zhǎng)壽命、無人值守、不間斷供電、直流無干擾、低壓安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)外，還具備下述特點(diǎn)：

1. 高效蓄能：采用最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）、智能充放電等技術(shù)，從充分利用太陽能、風(fēng)能和蓄電池電能兩方面提高能源利用效率。

2. 智能電源管理：根據(jù)不同用電設(shè)備的特點(diǎn)和重要程度合理分配電能，采用分步休眠等方式節(jié)省電能。

3. 精確配置：根據(jù)設(shè)備功耗、用電特征、工程當(dāng)?shù)靥柲芎惋L(fēng)能資源情況，對(duì)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和蓄電池進(jìn)行精確配置，確保以最低投資滿足客戶供電需求。

4. 高可用性：白天只需3小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)光照時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)7天不間斷續(xù)航時(shí)間，并可進(jìn)行應(yīng)急快速充電。

5. 寬工作環(huán)境：-40~60度寬溫度帶工作，適應(yīng)國內(nèi)任何地區(qū)的氣候條件。

6. 高可靠性：平均無故障時(shí)間超過5萬小時(shí)。

7. 安裝靈活：控制器、蓄電池可外掛安裝或地埋安裝，簡(jiǎn)單易維護(hù)。

三、系統(tǒng)組成

      系統(tǒng)主要由太陽能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、蓄電池組件、節(jié)能及電源控制器等設(shè)備和后臺(tái)軟件組成，如下圖所示。

3.1節(jié)能及電源控制器

     本系統(tǒng)端機(jī)控制箱是安裝在外場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)上的一個(gè)控制設(shè)備，它由充放電控制器、節(jié)能蓄能控制器、蓄能耗能檢測(cè)器及信號(hào)防雷器等幾大部件組成。

      充放電控制器可以同時(shí)監(jiān)測(cè)太陽能電池組件和蓄電池的電壓，同時(shí)它還采用了目前最先進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)，大幅度地提高了太陽能板的蓄能效率（提高約20~30%）。具有浪涌、反接、短路、過載等各種保護(hù)功能。

3.2太陽能電池組件

       本系統(tǒng)太陽能組件采用晶硅晶圓，由專業(yè)工廠封裝，光電轉(zhuǎn)換效率大于16%。滿足交通部《公路沿線設(shè)施太陽能供電系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》 JT/T 594-2004的及其他相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。針對(duì)不同的外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備和工程地域的光資源情況，正確選配太陽能組件，保證在工程地域最小日照時(shí)間的月份也能使系統(tǒng)獲得足夠的太陽能能源。

3.3蓄電池組件

      本系統(tǒng)蓄電池組件按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求正確選配，選配時(shí)供電制式和電池容量要考慮以下幾個(gè)因素：

1. 由于本次項(xiàng)目用電設(shè)備為12VDC和24VDC供電，因此供電制式采用逆變系統(tǒng)，從而為設(shè)備提供專用電源。

2. 電池容量不宜太大或太小，太大雖然可以維持時(shí)間長(zhǎng)但要把電池充滿也會(huì)時(shí)間很長(zhǎng)。太小不能滿足陰雨天持續(xù)時(shí)間要求。正確的選擇應(yīng)該是在滿足陰雨天持續(xù)時(shí)間的基礎(chǔ)上盡可能地小。

3. 蓄電池盡量采用低溫特性好的產(chǎn)品，電池箱可以保溫但不要加溫。因?yàn)榧訙厮枰哪芰窟h(yuǎn)比電池因加溫而增加的能量要大。

3.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

      采用水平軸全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有風(fēng)能利用率高，工作風(fēng)速區(qū)域?qū)挼膬?yōu)勢(shì)。經(jīng)對(duì)轉(zhuǎn)子、定子永磁磁路優(yōu)化和電磁磁路優(yōu)化，同時(shí)采取有效減少機(jī)械軸承靜壓力、動(dòng)載荷措施，使起動(dòng)阻力矩大幅減少（普通型為國家標(biāo)準(zhǔn)的1/5，全永磁懸浮型為國家標(biāo)準(zhǔn)的1/10），起動(dòng)和切入風(fēng)速同步大幅降低，有效實(shí)現(xiàn)了低風(fēng)速下提前起動(dòng)，提前切入到發(fā)電轉(zhuǎn)速和狀態(tài)的運(yùn)行效果，與同類傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，同風(fēng)速下輸出電能多，功率大，發(fā)電效率高。

四、遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件

      監(jiān)控軟件符合國際工業(yè)監(jiān)控與開放式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，支持國際通用通訊協(xié)議（支持串口RS485)，此軟件應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與微處理器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量和數(shù)據(jù)采集，并采用現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，利用計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，完成數(shù)據(jù)處理，具有以下功能：

4.1實(shí)時(shí)顯示

通過GIS地圖軟件，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備站點(diǎn)的組件電壓、組件電流、蓄電池電壓、蓄電池溫度、蓄電池剩余容量、負(fù)載電流等參數(shù)，并可以通過點(diǎn)擊設(shè)備號(hào)來查看每臺(tái)設(shè)備的具的圖標(biāo)顯示狀況，便于系統(tǒng)內(nèi)的各站點(diǎn)的集中監(jiān)控與管理。

4.2查詢與統(tǒng)計(jì)

監(jiān)控中心定時(shí)采集各監(jiān)控點(diǎn)的工作參數(shù)，并存儲(chǔ)于監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，可隨時(shí)進(jìn)行查詢與統(tǒng)計(jì)，查詢和統(tǒng)計(jì)條件可按日期、時(shí)間、編號(hào)、等條件進(jìn)行組合查詢，結(jié)果表現(xiàn)形式多樣，可列表、直線圖紙、柱形圖、餅圖等。并可按照查詢和統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行智能分析，給出文字性的設(shè)備描述、設(shè)備故障分析，以及該設(shè)備的未來預(yù)測(cè)和維護(hù)保養(yǎng)建議。

4.3異常報(bào)警

設(shè)備工作狀態(tài)異常時(shí)，在監(jiān)控中心可進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警類型可分級(jí)，并按照不同的報(bào)警類型和報(bào)警級(jí)別進(jìn)行不同的報(bào)警表現(xiàn)，報(bào)警后，自動(dòng)和人工消警后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫，報(bào)警發(fā)生后，監(jiān)控中心可采取措施，關(guān)閉遠(yuǎn)端系統(tǒng)，或降級(jí)運(yùn)行。

4.4遠(yuǎn)程設(shè)置

可遠(yuǎn)程查看和設(shè)置各個(gè)站點(diǎn)的系統(tǒng)參數(shù)以及子系統(tǒng)參數(shù)（光伏子系統(tǒng)、風(fēng)力子系統(tǒng)），如每個(gè)站點(diǎn)的蓄電池容量、恢復(fù)提升電壓、過放電壓、恢復(fù)過放電壓、浮充電壓、溫度補(bǔ)償系數(shù)、控制器時(shí)鐘、監(jiān)控點(diǎn)ID等。

還可對(duì)子系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)視，如每一塊太陽能電池組件，以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作參數(shù)，以及工作運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。

4.5用戶管理功能

監(jiān)控軟件系統(tǒng)的用戶管理功能支持管理人員和維護(hù)人員等多級(jí)權(quán)限登錄，普通級(jí)別用戶登錄軟件系統(tǒng)后只能查看數(shù)據(jù)；高級(jí)別用戶登錄軟件系統(tǒng)后不僅可以查看數(shù)據(jù)，而且還可以遠(yuǎn)程設(shè)置各個(gè)站點(diǎn)的參數(shù)，這樣有利于專業(yè)人員對(duì)電站的管理，避免非專業(yè)人員的誤操作。

五、主要部件技術(shù)指標(biāo)

5.1太陽能電池組件

 類型：?jiǎn)尉Ч桦姵?/span>

l 太陽能板功率：≥480Wp；

l 填充因子FF：≥75%（測(cè)試條件AM1.5，1kW/m2 ）

l 最大功率電壓：>33V

l 最大功率電流：>3.5A

l 開路電壓：>42V

l 短路電流：>3.5A

l 轉(zhuǎn)換效率：≥17%；

l 發(fā)電性能要求：受惡劣天氣（風(fēng)沙、雨雪）的影響要小，具備弱光發(fā)電的性能。

l 組件轉(zhuǎn)化率：不低于16%。

l 壽命：不少于25年。

l 衰減率：一年內(nèi)不大于5%，以后基本保持穩(wěn)定。

l 機(jī)械性能：

低鐵鋼化絨面玻璃，覆抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的優(yōu)質(zhì)EVA膜層

鋁合金邊框，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)

l 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9535；

l 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215；

l 產(chǎn)品認(rèn)證：太陽電池組件同時(shí)提供IEC、TUV、UL、CE等相關(guān)認(rèn)證。

l 連接盒：采用滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的電氣連接，采用工業(yè)防水耐溫快速接插，防紫外線阻燃電纜。

l 安裝角度：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定最佳安裝角度。

l 其他：滿足交通部《公路沿線設(shè)施太陽能供電系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》，JT/T 594-2004的技術(shù)要求。

5.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

l 風(fēng)機(jī)類型：水平軸

l 風(fēng)機(jī)與塔桿的連接方式：磁懸浮

l 超速保護(hù)：機(jī)械/電磁制動(dòng)，

l 傳動(dòng)方式：無齒輪箱直驅(qū)

l 充電：恒壓均衡充電

l 額定功率：400W

l 額定電壓：DC24V

l 風(fēng)車直徑：1800mm

l 葉片數(shù)（片）：3或4

l 葉片長(zhǎng)度：800mm

l 葉片材質(zhì)：高效能發(fā)泡樹脂+復(fù)合材料

l 啟動(dòng)風(fēng)速：2.0 m/s

l 切入風(fēng)速：2.5 m/s

l 額定風(fēng)速：12m/s

l 工作風(fēng)速范圍：1~15m/s

l 安全風(fēng)速：50 m/s

l 抗大風(fēng)能力：60m/s

l 轉(zhuǎn)速：< 360

l 額定輸出電壓：24VAC

l 保護(hù)方式（強(qiáng)風(fēng)、臺(tái)風(fēng)）:智慧型免剎車系統(tǒng)

5.3蓄電池

l 蓄電池類型：密封閥控式鉛酸免維護(hù)膠體蓄電池；

l 蓄電池容量：≥ 400AH

l 額定電壓：24VDC；

l 充電溫度補(bǔ)償系數(shù)：±0.04mv/℃；

l 最低工作性能：-10℃條件下蓄電池充放電效率不低于74%；

l 高溫工作性能：40℃條件下蓄電池充入電效率不低于95%；

l 無游離電解液，側(cè)倒90度仍可使用；

l 蓄電池采用強(qiáng)化涂膏式正極板設(shè)計(jì)，正極板厚度不低于4mm；

l 蓄電池采用膠體電池專用高分子微孔隔板；

l 鉛純度≥99%；

l 安全防爆；

l 蓄電池采用低阻鑲嵌式內(nèi)螺紋銅端子，確保無金屬鉛或鉛合金外露；

l 蓄電池壽命要求：設(shè)計(jì)壽命不小于18年，在-10℃~40℃環(huán)境下免維護(hù)連續(xù)工作3年后蓄電池容量衰減不超過30%。

5.4蓄電池保溫箱

l 埋地安裝

l 采用優(yōu)質(zhì)石棉夾層，夾層厚度5cm，均勻布設(shè)于保溫箱的兩層鋼板之間，鋼板厚度2mm，并采用40×40mm的角鋼作為其骨架，保證蓄電池的冬季保溫要求

l 無源、環(huán)境溫度-10℃~40℃條件下放置48小時(shí)箱內(nèi)溫度保持在0℃~30℃；

l 壁厚：100mm，可根據(jù)蓄電池尺寸及安裝要求調(diào)整箱內(nèi)結(jié)構(gòu)和外形尺寸。

l 防護(hù)等級(jí)：IP67

5.5節(jié)能及電源控制器

工作電壓：6~40V（寬電壓范圍，兼容12V和24V）

l 充電電流：60A

l 太陽能電池板類型：12V/24V；

l 數(shù)據(jù)通訊接口：RS232

l 通信速率：2400~9600 bps/s

l 應(yīng)急充電：蓄電池容量的30%安全快速充電電流；

l 整體功耗：≤1.5W（不超過額定充電電流的1%）；

l 充滿斷開電壓值：27.8～28.0V；

l 虧電斷開電壓值：21.5～21.7V；

l 恢復(fù)連接電壓值：26.2～26.4V；

l 溫度補(bǔ)償系數(shù)：-3～7mV/℃；

l 太陽能電池充電電流電壓檢測(cè)：檢測(cè)精度≤5%；

l 蓄電池放電電壓檢測(cè)：檢測(cè)精度≤5%；

l 蓄電池放電電流檢測(cè)：檢測(cè)精度≤5%；

l 控制損耗：不超過額定充電電流的1%；

l 充放電回路壓降：不超過系統(tǒng)額定電壓的5%；

l 應(yīng)急充電接口額定電流：≥100A；

l 具有液晶顯示屏，可以顯示相關(guān)參數(shù)；

l 可連接外部溫度傳感器；

l 內(nèi)置存儲(chǔ)器可記錄充放電數(shù)據(jù)；

l 過放保護(hù)及恢復(fù)可編程；

l 正、負(fù)極反接和短路保護(hù)

l 具有穩(wěn)壓功能，DV24±5%；

l 聯(lián)網(wǎng)功能：具有通信接口（RS232），與監(jiān)控分中心的視頻控制平臺(tái)構(gòu)成在線檢測(cè)網(wǎng)。太陽能狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件具有數(shù)據(jù)記錄、查詢、采集方式調(diào)整、編號(hào)查詢、聲光報(bào)警等功能，可保存一個(gè)月的狀態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)控軟件支持WINDOWS XP/2000/2003等操作系統(tǒng)。太陽能供電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件具有與分中心監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器校時(shí)功能。

l 工作溫度：－40℃~＋60℃

l 工作濕度：30%~95%

l 防護(hù)性能：滿足IP65

5.6蓄電池防護(hù)箱

l 304不銹鋼制作，具有良好的防腐和完善的防海水功能，并保證能夠長(zhǎng)期承受海水不變形。

l 防護(hù)等級(jí)：IP65

六、設(shè)備安裝

    太陽能板放置形式：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)到最佳角度；

    太陽能板安裝方式：太陽能板分2層安裝，凈空5米以上支架連接，連接牢固能夠抵抗40m/s風(fēng)速，并保證無遮擋物，不得侵占車道以上凈空；安裝支架與攝像機(jī)立柱的連接應(yīng)牢固、美觀并易于調(diào)整；爬梯安裝應(yīng)注意協(xié)調(diào)、美觀，并且與太陽能板不在同一方向。

    蓄電池安裝方式：放置在不銹鋼防護(hù)箱內(nèi)；

    充放電控制器安裝方式：安裝在攝像機(jī)立柱上的控制箱內(nèi)；

    防護(hù)箱安裝方式：安裝于海上平臺(tái)安全位置，在不妨礙交通的位置，不銹鋼膨脹螺栓固定，和監(jiān)控桿之間的連接也必須用不銹鋼管連接。