风光互补离网发电系统设计.docx
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风光互补离网发电系统设计
风光互补离网发电系统设计
一、工程概述
1、工程名称
***离网系统
2、地理位置（经度、纬度、环境状况、气候条件、风力状况、阳光资源等）
3、气象资料
项目
月份
空气温度
相对湿度
每日太阳辐射
风速
地面温度
℃
%
KWh/m2/Day
m/s
℃
一月
10.6
78.40%
27.05
3.8
13
二月
10.6
78.10%
22.86
4.2
12.5
三月
13.3
75.10%
32.08
4.2
17.3
四月
18.2
73.60%
37.10
4.1
21.5
五月
22.2
68.50%
39.19
4.3
25.9
六月
25.5
61.70%
40.87
3.9
28.5
七月
28.8
65.00%
57.30
4.0
30.5
八月
28.3
65.70%
52.59
3.8
31.1
九月
25.9
67.80%
42.53
4.0
28.4
十月
22.0
68.30%
34.59
4.0
26.1
十一月
17.6
74.40%
26.63
3.6
20.6
十二月
12.8
76.00%
25.38
3.7
15.8
年平均
19.7
77%
36.49
4.1
25.3
二、方案设计
（一）用户负载信息
用电器
额定功率（W）
数量
用电时数（h）
用电量（KWh）
照明灯具
40
15
5
3
24寸液晶电视
32
3
5
0.48
电风扇
44
6
5
1.32
冰箱
120
3
3
其他
2.2
合计
10
冰箱的耗能根据冰箱的使用模式和开关冰箱门的频率有关，目前普通冰箱的日耗电大约1度左右。
补充：
家用电器耗电量的一般情况
（1）电视机一般家用47cm彩色电视机功率为75W，使用13.3h的耗电量为上1kW·h；36cm黑白电视机功率为40W，使用25h耗电量为1kW·h（以lkW·h即为通常所说的1度电）。
（2）收录机一般手提式双喇叭的收录机功率为12W，使用84h耗电量为lkW·h。
（3）电子管收音机一般六灯的功率45W，使用22．3h所耗电量为1kW·h。
（4）日光灯40W日光灯使用25h耗电量为1kW.h。
（5）电饭锅一般家庭用500W的电饭锅使用2h耗电量为1kW。
（6）电熨斗一般功率为300W，使用3.3h耗电量为1kW.h。
（7）电风扇36cm的电容式电动机的功率为50W，使用20h耗电量1kW·h。
（8）洗衣机一般功率为250W，使用4h耗电量为1kW·h。
（9）电冰箱100L的总输入功率为110W，平均每24h耗电量为1kW·h。
（10）电磁灶一般功率为1000~1200W，分别使用1小时、50分钟耗电一度
（二）系统方案设计
根据用户要求，本方案为风光互补离网发电系统
本系统是一个离网系统，其原理如下图所示：
1、太阳能光伏发电系统方案的设计步骤（通讯基站、家庭用电风光互补设计步骤）
1）首先确定系统直流电压：
根据负载功率确定系统的直流电压，即蓄电池的电压。
确定的原则是：
（1）在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线路损失；
（2）直流电压的选择要符合我国直流电压的标准等级，即12V、24V、48V等；（3）直流电压的上线最好不要超过300V，以便于选择元器件和充电控制器。
2）太阳能电池方阵倾角的计算和确定：
在大型太阳能供电站中，应该采用计算机辅助设计软件，进行太阳能电池方阵倾角的优化设计计算，要求在最佳倾角时冬季和夏季辐射量的差异尽可能小，而全年总辐射量尽可能大，二者应当兼顾。
这对于高维度地区尤为重要，高纬度地区的冬季和夏季水平面太阳能辐射量非常大（比如黑龙江省相差约5倍）,如果按照水平面辐射量进行设计,则蓄电池的冬季存储量要远远大于阴雨天的存储量,造成蓄电池的设计容量和投资都加大.选择了最佳倾角,太阳能电池方针面上冬夏季辐射量之差就会变小,蓄电池的容量也就可以减少,系统造价降低,设计更为合理。
在一般的小型户用系统中，我们不必采用专业的计算机进行倾角优化设计，我们可以根据当地的纬度有下列关系粗略确定固定太阳能电池方阵的倾角：
安装纬度在0°-25°时，倾角等于纬度；安装纬度在26°-40°，倾角等于纬度加5°-10°；安装纬度在41°-55度，倾角等于纬度加10°-15°，纬度大于55°时，倾角等于纬度加15°-20°。
3）太阳能电池总容量的设计：
根据负荷的总耗电量来确定太阳能电池的总发电量，一般单体电池板的工作电压选择有两种：
17伏（为12伏蓄电池充电），34伏（为24伏蓄电池充电）。
选用的太阳能组件的参数列表出来.
技术参数所选电池板的基本技术参数如下所示:
太阳电池种类
太阳电池生产厂家
太阳电池组件生产厂家
太阳电池组件型号
指标
单位
数据
峰值功率
Wp
开路电压（Voc）
V
短路电流（Isc）
A
工作电压（Vmppt）
V
工作电流（Imppt）
A
尺寸
mm
（最佳功率：
250Wp
最佳工作电压：
30.54V
最佳工作电流：
8.19A
开路电压：
37.05V
短路电流：
8.81A）
在户用系统中，一般采用17伏工作电压的组件。
太阳能电池组件的串联数=系统直流电压÷12V
太阳能电池组件的并联数=负载日耗电量WH÷系统直流电压V÷日峰值日照时间H÷系统效率系数÷太阳能组件工作电流A（一般系统效率系数有3个参数，蓄电池的充电效率系数取0.9，逆变器效率取0.85，太阳能组件组合损失，组件衰减，尘埃遮挡等综合系统取0.9），上述系数在实际
设计中可以适当调整，也可以根据设计经验取经验值来确定。
4）蓄电池容量计算和设计：
需要根据当地的气候情况和连续阴雨天情况，确定蓄电池的类型,一般有免维护铅酸和胶体电池两种,不建议使用开口电池,车用启动用电池,单体电池电压一般选用12伏和2伏两种选择,2伏的设计寿命更长性能更好。
一般在光伏系统中，选择放电深度高的电池，延时天数根据用户的要求量身计算设计。
蓄电池串联个数=系统直流电压÷单体蓄电池电压
蓄电池容量AH数=负载日耗电÷系统直流电压×考虑阴雨天天数÷
逆变器效率÷放电深度
5）逆变器的设计：
在系统需要将直流变交流的时候，需要配置逆变器设备，在选择逆变设备的时候，需要了解用户负载的特性，不同的交流负载有不同的特性，电阻性负载有白炽灯泡,电子节能灯,电加热器等,电流和电压同相,没有冲击电流产生;电感性负载有电动机、电冰箱、水泵等，电压超前于电流，有冲击性；电力电子类负载有带电子整流器的荧光灯，电视机，计算机等，有冲击电流产生。
根据负载的类型选择逆变器的类型，一般方波和修正波的逆变器大多用于1KW以下的小功率系统中，大型系统均采取正弦波逆变器。
新能源路灯风光互补光伏太阳能电池板的设计
1、太阳能电池板组件的设计（查询安装地区逐月辐照强度随倾角变化规律、倾角计算、支架设计或选取、电池板容量计算、电池板型号选择及数量确定并列出基本技术参量表、布局）
逐月辐照强度随倾角变化规律
角度
月份
平均日辐照强度（KWh/m2/Day）
28°
30°
32°
35°
37°
38°
40°
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
年平均
所选电池板的基本技术参数如下所示:
太阳电池种类
太阳电池生产厂家
太阳电池组件生产厂家
太阳电池组件型号
指标
单位
数据
峰值功率
Wp
开路电压（Voc）
V
短路电流（Isc）
A
工作电压（Vmppt）
V
工作电流（Imppt）
A
尺寸
mm
2、小型风力发电机的选用
对不同的地区、不同的用电要求有不同的选用条件。
选用的风力发电机要适于当地的风能资源
选用的风力发电机要适于用户的用电需求
选用的风力发电机要与用电量、蓄电池容量相匹配
主要技术参数包括：
起动风速，额定风速，额定电压，最大功率，额定功率，额定转速等。
1、根据当地的风速，可以计算出所选用小型风力发电机的发电量
2、根据家用电器的用电量来选择风力发电机
以300W机组为例，该机组的主要技术参数如下：
型号
FD2.5-0.3/7
额定功率（W）
300
额定风速（m/s）
7
风轮直径（m）
2.5
叶片数（只）
3
调速方式
风轮偏侧
工作风速范围（m/s）
3～25
切入风速（m/s）
3
额定电压（V）
DC24
最大功率（W）
≥500
发电机型式
三相永磁风力发电机
风轮气动效率
≥0.42
发电机效率
≥0.76
主塔杆直径
2½吋
防护要求
防潮、防霉、防盐雾和防雷击
3、蓄电池组的设计（容量计算、安装地区户用电压情况、蓄电池型
号选择、数量确定、布局）
在系统中储能主要靠铅酸蓄电池，蓄电池的容量利用下下面公式计算：
其中：
C：
蓄电池容量[kWh]
D：
最长无日照间用电时[h]
F：
蓄电池放电效率的修正系数（通常取1.05）
Po：
平均负荷容量[kW]
L：
蓄电池的维修保养率（通常取0.8）
U：
蓄电池的放电深度（通常取0.5）
Ka：
包括逆变器等交流回路的损失率（通常取0.7，如逆变器效率高可取0.8）
所以此处的蓄电池的容量应该为：
C=15×3×1.05/（0.7×0.5×0.8）=112.5KWh
由于系统设计的参考连续阴雨天数为3天，所以蓄电池放点深度选择为0.5。
根据福建福州的电力情况，户用电压为220V，蓄电池电压选择为24V，蓄电池组由12V的蓄电池串并而成，所以每串需要2块蓄电池串起来达到24V。
选用36块单体为12V150Ah的蓄电池，总共18串进行并联，蓄电池总容量为54000Ah，即129.6KWh。
电池型号选择双登的6-GFM-150。
4、控制器的设计（型号及主要参数）
型号
额定电压（VDC）（V）
负载最大电流（A）
充电最大电流（A）
充电路数
最大开路电压（VDC）
过充（VDC）
保护
恢复
过放（VDC）
断开
恢复
负载过压
断开
恢复
空载电流（mA）
显示方式
电压降落
太阳能电池与蓄电池之间（V）
蓄电池与负载之间（V）
机械尺寸
深×宽×高（mm）
使用环境（℃）
海拔高度
控制器的输入路数不够，可使用三通连接器使两块组件并联后接入控制器。
5、逆变器的设计（负载情况、离网或并网、型号、参数）
由于福州当地的用电电压为220V，所以选择输出电压为220V的离网逆变器，经过用户用电器统计可知，用户的最大功率约为1320W，考虑到用户负载中有感性负载，在启动过程时有较大的冲击电流，同时考虑系统的临时增加负载的情况，所以逆变器功率应相对选择较大的。
选取24V3KW的逆变器，
型号
SHI3000/24-220
额定容量（KVA）
3KVA
直流输入
额定输入电压（VDC）
24
欠压点（VDC）
21.6
欠压恢复点（VDC）
25.2
过压点（VDC）
32
市电输入
电压允许范围（VAC）
220±15%
输入频率（Hz）
50
切换方式（可选项）
交流输出
额定电压（VAC）
220VAC±5%
额定频率（Hz）
50±2Hz
输出波形
正弦波
过载能力
120%2分钟
电压稳定精度（AC）
220±1.5%
频率稳定精度
50±0.04
波形失真率（THD）
≤3%（线性负载）
动态响应（0～100%）
10%
功率因数（PF）
0.8
逆变效率
≤90%
峰值系数（CF）
环境
绝缘强度
1200VAC1分钟
噪音（dB、1米）
使用环境温度（℃）
-20℃~+55℃
储存环境温度（℃）
-24℃~+60℃
使用海拔（m）
<5000m
显示方式
表头或指示灯
连续运行时间
可连续运行
尺寸（深X宽X高）
304×175×71.5
三、设备清单一览表
名称
生产厂商
型号
单位
数量
单价
合价
系统设计
--
项
组件
块
光伏控制器
台
蓄电池
个
离网逆变器
台
三通连接器
套
组件支架
--
套
监控软件
--
套
环境监测仪
--
套
光伏电缆
--
米
若干
电缆桥架
--
米
若干
费用总计
售后服务
0
利润（设备总价的18%，包括税收）
合计总价
四、系统安装（设备材料领取清点、检测、太阳电池支架制作安装、太阳能电池方阵的安装、电气设备的安装调试、系统的独立运行调试）
1、施工顺序
2、施工准备（技术准备、现场准备、检测表或检测图）
3、验收
加强温度控制安全教育是事故预防的三大策略之一，搞好安全教育必须要用安全教育学做理论支撑。
安全教育学是从事安全教育的教师和培训师最重要的理论基础之一，由于许多安全管理工作者经常需要承担安全教育的工作，安全教育学也是他们的必选课。
安全教育学是安全科学与工程和教育学两个一级学科的交叉所形成的一门分支学科。
安全教育学是一门以提高各类安全教育的绩效为主要目标，对人类一切与安全教育活动有关的现象、规律、方法、原理和技术及其应用等进行研究和实践的交叉学科，具有重要的理论和实际意义。
三、课程的基本要求
使安全工程专业学生掌握安全教育学的内涵和学科体系、安全教育学原理、安全教育的主体和客体、安全教育方法论、安全教育的教学设计、安全教育评价、现代安全教育技术，学会做安全教育培训项目开发、安全培训项目和课程的设计与实施、安全培训质量控制与管理等。
四、教学内容、重点难点及教学设计
章节
教学内容
总学时
学时分配
教学重点
教学难点
教学方案设计（含教学方法、教学手段）
讲课
（含研讨）
实践
第1章
安全教育学概述
2
2
0
安全教育学的内涵与范畴，安全教育学的特征与功能，安全教育的分类及其内容
安全教育学的内涵与范畴，安全教育学的特征与功能
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第2章
安全教育学原理
4
4
0
安全教育的机理，安全教育的记忆规律，安全教育学六原理，安全教育的基本原则和要素
安全教育的机理，全教育学六原理
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第3章
安全教育的主体和客体
4
4
0
安全教育的主体，安全教育的客体，安全教育主客体的协同作用关系
安全教育的主体，安全教育的客体
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第4章
安全教育方法论
4
4
0
安全教育的研究方法，安全教育的教学方法，安全教育的技术方法
安全教育的研究方法，安全教育的教学方法
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第5章
安全教育的教学设计
4
4
0
教学设计的模式，基于过程模式的教学设计实施，混合式教学设计
教学设计的模式，基于过程模式的教学设计实施，混合式教学设计
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第6章
安全教育评价
2
2
0
安全教育评价模式的构建，安全教育评价指标体系的构建，安全教育评价的实施流程
安全教育评价模式的构建，安全教育评价指标体系的构建
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第7章
现代安全教育技术
4
4
0
教学媒体的应用，多媒体教学系统案例，多媒体课件的制作
多媒体课件的制作
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第8章
安全教育培训项目开发
2
2
0
国家规定的企业安全教育培训项目，由安全培训机构开发培训的项目，安全培训项目开发的内容和要点，安全培训工作的改革和完善
安全培训机构开发培训的项目，安全培训项目开发的内容和要点
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第9章
安全培训项目和课程的设计与实施
2
2
0
安全培训项目的设计与实施，安全培训课程的开发与实施，安全培训课堂教学实战经验
安全培训课堂教学实战经验
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
第10章
安全培训的质量控制与管理
2
2
0
我国安全生产培训的管理办法，影响安全生产培训质量因素，加强安全培训管理工作的“五个机制”，安全培训教师队伍素质及能力提高方法
影响安全生产培训质量因素，加强安全培训管理工作的“五个机制”，安全培训教师队伍素质及能力提高方法
讲授法、案例讨论法、学生试讲教师点评法等
实验课1
安全教育培训演讲会
2
0
2
同学们学会控制情绪、时间、节奏，能够合理运用开场白、眼神、声音、表情、手势、步伐、姿势等技巧，让自己像一名教师一样自如的授课、演讲。
同学们的角色变成一名教师，以一名老师的眼光去评价、去“挑剔”每一位同学的教学水平
同学们的角色变成一名教师，以一名老师的眼光去评价、去“挑剔”每一位同学的教学水平
由学生自主选择和设计教学方案
实验课2
安全培训方案设计汇报
2
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同学们学会控制情绪、时间、节奏，能够合理运用开场白、眼神、声音、表情、手势、步伐、姿势等技巧，让自己像一名教师一样自如的授课、演讲。
同学们的角色变成一名教师，以一名老师的眼光去评价、去“挑剔”每一位同学的教学水平
同学们的角色变成一名教师，以一名老师的眼光去评价、去“挑剔”每一位同学的教学水平
由学生自主选择和设计教学方案
注：
实践包括实验、上机等；实验课更具可教学需要灵活穿插在各堂课之中。
五、实践教学内容和基本要求
1.主题演讲
（1）活动主题：
“安全颂”“安全故事会”“安全观”等演讲。
每人一题，要求学生根据布置的题目写好演讲，长度1200~1500字，可以演讲5~7分钟左右。
稿子要求围绕题目写，要原创、精炼、生动、翔实、有事故案例，距演讲前一周提交。
演讲要求学会控制情绪、时间、节奏，能够合理运用开场白、眼神、声音、表情、手势、步伐、姿势等技巧。
（2）活动过程：
采用自己报名的形式，以便增强学生准备过程的主动性；由学生自己做主持人；请了摄像师全程拍录像；请会做FLASH的同学制作视频片头；后期制作之后供学生自己欣赏或传播。
（3）活动效果：
通过编稿和演讲准备，让学生体会了教学的备课和讲课的过程，也感受了当教师的不易；教学虽说不是“台上一分钟，台下十年功”，可也是“台上一刻钟，台下十年功啊”；通过录像等方式，也学习了现代教育技术的运用，提高了学习和演讲认真程度和兴趣。
学生和我总的感觉还不错。
升级会员 