蘇州市太陽能公交車站建設可行性研究報告

PAGEPAGE7蘇州太陽能公交車站建設可行性研究報告摘要世界范圍內(nèi)的能源危機和環(huán)境污染致使新能源的應用成為熱點，而太陽能憑借其清潔、可再生、分布廣等優(yōu)勢獲得了普遍關注。目前，北京、三亞和杭州等城市已建成太陽能示范公交車站，投入使用后照明效果好、亮度高、節(jié)能多、污染小。據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)研究，蘇州用電形勢極為嚴峻，因而為了緩解蘇州地區(qū)電力緊張的問題，實現(xiàn)電力、生態(tài)、社會的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)利用太陽能公交車站具有重要的現(xiàn)實意義。本文針對蘇州太陽能公交車站建設的可行性進行了深入調(diào)查研究和分析。首先，闡述了蘇州建設太陽能公交車站的必要性和蘇州地區(qū)現(xiàn)有的太陽能資源。其次，基于實際調(diào)查的數(shù)據(jù)設計出了總體的方案。接著，就著現(xiàn)有的具體數(shù)據(jù)，深入探討設備的主要技術參數(shù)和設備選型。最后展望蘇州太陽能公交車站建設的前景。關鍵詞：太陽能、公交車站、蓄電池、控制器、LED、太陽能電池正文一、項目必要性和蘇州太陽能資源1．項目必要性1.1普通公交站臺能耗嚴重常見的公交站臺，包括雨篷、座椅、站牌及廣告燈箱等設備。內(nèi)照明廣告燈箱尺寸一般為3.2×1.6米，配置56瓦日光燈15支，若以每晚照明8小時，工商電價1.1元／度計算，一個廣告燈箱一年耗電2452.8度，需花電費2698元。蘇州中心城區(qū)共有411個公交站臺，常規(guī)公交站保用年限以10年計，共耗電1008萬度，需花費1109萬元。其他問題為了保證車站的正常運作，普通公交車站必須配有專門的電氣設施并鋪設供電線路，這間接造成了投資的大量增加。一些偏遠路段的公交車站也因此沒有任何照明設備，這對市民的夜間出行造成了極大的不便并且存在著潛在的人身危險。個別城市還因廣告牌接觸不良漏電，造成了不必要的人員傷亡。2008年蘇州市全社會用電量達到848.42億千瓦時，在全國城市中僅次于上海，位居第二，網(wǎng)供最高負荷在全國地級市中位列第一，用電形勢極為緊張。沿路公交車站廣告燈箱的照明用電經(jīng)常被停掉，導致客戶與廣告公司糾紛不斷，影響了蘇州經(jīng)濟的正常發(fā)展。太陽能公交車站的優(yōu)勢及必要性1、太陽能是取之不盡，用之不竭的自然能源，使用過程中無污染、清潔、可靠。2、安裝簡便且運用靈活，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求采用不同數(shù)量的太陽電池組件以滿足實際工作需要；3、太陽能公交車站作為獨立單位，無須市電網(wǎng)進線，故而省略很多環(huán)節(jié)，安裝后可即刻開通使用。4、安全性能穩(wěn)定的太陽能供電系統(tǒng)設計電壓為12V低壓電源，避免了市電220V供電因接觸不良時的漏電、觸電事故。5、單、多晶硅太陽能電池組件能抗冰雹沖擊，并在高低溫劇變的環(huán)境下使用，在使用期間內(nèi)無須維護，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠。2.蘇州太陽能資源通過查找資料，按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可分為五類地區(qū)，如圖1.2.1所示。從圖中可看出蘇州處于第四類地區(qū)：該區(qū)域全年日照時數(shù)為1400～2200h，年輻射量在4190～5020MJ/m2圖1.2.1蘇州全年太陽總輻射4605.55兆焦/平方米，日平均太陽輻射為12.62兆焦/平方米，其中7月份日平均太陽輻射最多，達到17.17兆焦/平方米；1月份最少，為7.05兆焦/平方米。全年日照時數(shù)1829小時，年日照率為42%。圖2-2為蘇州1-12月日平均太陽輻射數(shù)據(jù)圖。圖1.2.2蘇州1-12月日平均太陽輻射分布二．總體設計方案本項目提出了一種太陽能公交車站方案，旨在利用太陽能配合環(huán)保高效的固態(tài)電光源（LED），形成具有節(jié)能、環(huán)保、綠色的新型公交站臺，整個系統(tǒng)如圖3-1所示。太陽能公交站臺由雨篷、座椅、太陽能電池組件、控制器、蓄電池及LED廣告燈箱、LED指示站牌及信息提示牌等部件組成。LED指示站牌信息提示牌LED指示站牌信息提示牌圖2.1太陽能公交車站示意圖太陽能電池密封組件以一定的傾角固定在雨篷上，與太陽能電池組件相連接的控制器，及與控制器相連接的蓄電池共同安裝在一個箱體內(nèi)，此箱體由金屬材料構(gòu)成且固定在所述的座椅下面。箱體外殼設置有通風散熱設施，這種通風散熱設施可以是多孔結(jié)構(gòu)，也可以是百葉窗式，一方面避免箱體內(nèi)溫度過高，另一方面起到擋風避雨的作用，使蓄電池和控制器免遭損傷。LED廣告箱、LED指示站牌及信息指示牌分別與所述的控制器相連接。天氣晴好時，太陽能電池組件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，一方面通過控制器將直接送入LED廣告箱、LED指示站牌及信息指示牌，從而發(fā)揮照明、指示公交線路及提示信息等多種功能，如有需要還可通過AC/DC逆變器為交流負載提供電能。另一方面也可通過控制器將多余的電能送入蓄電池內(nèi)貯存起來，提供夜間所需的電能。圖3-2為系統(tǒng)原理圖。圖2.2系統(tǒng)原理圖此外，為了保證整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，在控制器中設置了蓄電池運行保護線路、超負載保護線路及開關控制線路。從而使整個公交站臺系統(tǒng)具有夜間防反充電、蓄電池過充電和過放電保護、太陽能電池接反保護和蓄電池接反保護、負載過電壓保護、輸出過載保護、輸出短路保護等功能，保證太陽能電池組件始終處于發(fā)電的最大功率點，保證負載始終處于最佳工作狀態(tài)。三．系統(tǒng)設備配置3.1太陽能電池組件太陽能電池是一種利用光生伏特效應的能量轉(zhuǎn)換器件，通過采用光-電直接轉(zhuǎn)換方式將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，為整個系統(tǒng)提供能量輸入。將許多個電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來可構(gòu)成有較大輸出功率的太陽能電池方陣。目前，商用太陽能電池主要有單晶硅、多晶硅及非晶硅三種?？紤]到蘇州地區(qū)的氣候特點和系統(tǒng)成本問題，選用的太陽能電池組件，如圖3.1所示。電池組件采用固定傾斜角的安裝方式，其技術指標如下： 表3.1CS6P-240型太陽能電池技術參數(shù)性能參數(shù)性能指標最大輸出功率240W組件尺寸1638x982x40重量18開路電壓37V短路電流8.61A運行溫度-40～85功率最大偏差±5W3.2蓄電池由于太陽能電池板的輸出不穩(wěn)定，且夜間無能量來源，因此系統(tǒng)需要配置蓄電池才能工作。蓄電池是系統(tǒng)中的儲能器件，白天將太陽能電池板輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，晚上再轉(zhuǎn)化為電能輸出到負載給其供電。目前運用于太陽能能光伏系統(tǒng)中的蓄電池為牽引式蓄電池，正常使用中放電率可超過80%，主要有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池和Ni-H蓄電池三種類型。涉及2V、4V、6V、12V和24V等型號電池，品種有0.5AH~2000AH近百個規(guī)格。圖3.2蓄電池蓄電池容量的選擇要遵循以下原則：1、在滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池板輸出的電能盡量存儲下來；2、要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小則不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。蓄電池應與太陽能電池、負載相匹配。可采用一種簡單方法大致確定它們之間的關系。太陽能電池板額定輸出功率和負載輸入功率之間的關系在華東地區(qū)大致是2～4:1,系統(tǒng)才能正常工作，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時間以及對連續(xù)陰雨天照明要求決定。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓的20～30%，才能保證給蓄電池正常充電。蓄電池容量必須比負載日耗電量高6倍以上為宜。3.3專用控制器本系統(tǒng)的控制器電路主要完成以下功能：1、為延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充電、放電條件加以限制，防止蓄電池過度充電及深度放電。2、兼有負載控制功能，可以采用光控或時控，實現(xiàn)自動切換路燈工作狀態(tài)。3、在溫差較大的地方，還應具備溫度補償功能。因此，控制器具有以下幾個特點：防反充電控制；防過充電控制；防過放電控制；光控自動切換負載工作。該產(chǎn)品技術已極為成熟，設備型號有數(shù)十種之多。圖3.3控制器示意圖四、具體的技術參數(shù)1、電池組件安裝傾斜角蘇州緯度Φ＝31°。為了使電池方陣得到的太陽輻射最大，其最佳安裝傾角ψ＝Φ+5°＝36°。2、蘇州地區(qū)的太陽能資源蘇州全年輻射總量為4529.59兆焦/平方米，即1258度/小時。太陽電池方陣可接受的全年輻射量＝1258kWh/m2×cos37＝1005kWh/m2。全年平均日照時間TP=1829h/365=5.01h。3、負載性能參數(shù)本系統(tǒng)中主要負載由LED燈箱和LED信息提示牌（包括指示站牌）組成。LED廣告燈箱面積為5.12m24-1LED廣告燈箱性能參數(shù)系統(tǒng)電壓DC12V燈箱功率15W/m2系統(tǒng)壽命（除蓄電池）15年以上使用環(huán)境溫度-30℃-+保護功能過充、過放、防反、防雷擊表面亮度30cd/m2表4-2列出了LED信息提示牌（智能電子顯示牌）性能參數(shù)：表4-2LED信息提示牌性能表LED顏色紅綠雙色

輸入設備

鍵盤

LED數(shù)量

8×64（pcs）

外殼材質(zhì)

鋁合金

外殼顏色

黑色

防護等級

一級

4、系統(tǒng)能耗①負載輸入電壓（即蓄電池工作電壓）UL=24V②LED燈箱功耗PL=15W/m2×5.12m2＝③LED信息提示牌功耗PE=8×64×0.06=30.72W④其他類電路耗能15W⑤工作時間LED燈箱每天工作時間為晚上19：00－凌晨4：00共9個小時；LED信息提示牌每天工作時間為凌晨4：00－晚上12：00共20個小時。⑥系統(tǒng)日耗電量WD=0.0768kW×9h+0.03072kW×20h+0.015kW×24h=1.67kWh折合成安時AHL＝WD/UL=1670/24=69.58AH5、蓄電池參數(shù)系統(tǒng)設計負載在陰雨天可持續(xù)工作天數(shù)DW為5天；蓄電池放電深度DOD=70%。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作5個陰雨天，蓄電池容量=AHL×DW/DOD=69.58×5/0.6=579.8AH，于是選用4臺24V150AH的蓄電池就可以滿足要求。若根據(jù)負載需要設計匹配不同型號的蓄電池，可有效減少蓄電池的數(shù)量。此外，為了將蓄電池工作電壓由24V降低到12V供負載使用，還需使用直流降壓器，如圖4-3所示。圖4-3直流降壓器6、太陽能電池組件蓄電池總充電電流式中為太陽能組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，取=1.05；為蓄電池充電效率，取=0.9。CS6P-240型太陽能電池組件數(shù)量N為了保證系統(tǒng)在太陽輻射最少的月份能穩(wěn)定運行，必須對系統(tǒng)設計進行校對。蘇州地區(qū)而言1月份日平均太陽輻射最低，為7.05兆焦/平方米即1.96kWh/m2。系統(tǒng)日耗電量為3.39kWh，單晶硅電池效率為18%，則CS6P-240型太陽能電池組件數(shù)量N因此，系統(tǒng)需要將3塊CS6P-240型太陽能電池組件并聯(lián)安裝，整個電池方陣占用長為4.91m，寬為0.982m，總面積為4.83m2的區(qū)域。電池方陣最佳總工作電流約為7.91A×3=23.73A，最佳工作電壓為30.4V，要高于蓄電池端電壓20－30％，蓄電池容量比負載日耗電量高8.67、控制器根據(jù)負載電流、工作電壓及系統(tǒng)性能要求，選用CMP45-30A型控制器，其具體性能參數(shù)如表表4-4CMP45-30A規(guī)格額定電壓（DC）最大負載/充電電流充滿斷開開機恢復電壓欠壓斷開溫度補償空載損耗最小接線面積回路壓降CMP45-電壓自動識別12V、24V、48V≤3027.4/24V25.2/24V21/24V-3mv/℃/cell默認值、可設置≤45mA6mm2<520mv五、關于此調(diào)查研究報告的總結(jié)與展望總而言之，若此項目得以實現(xiàn)，必然會為人民帶來莫大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。節(jié)約能源的同時減少了環(huán)境污染。希望蘇州可在1至2年內(nèi)達到：①完成太陽能公交車站系統(tǒng)的理論設計；②對太陽能公交車站的建筑結(jié)構(gòu)、電氣布線、設備配置等進行優(yōu)化和改進，掌握施工建造技術；③掌握太陽能公交車站日常維護和安全技術。④根據(jù)系統(tǒng)實際的運行情況，對出現(xiàn)的問題進行分析、解決，在此基礎上進一步對系統(tǒng)進行完善，為下階段大規(guī)模實際應用做好準備。最后，誠摯地感謝在此實踐過程以及報告撰寫中給予我們很大幫助的指導教師張曉俊老師。謝謝老師的耐心指導和諸多照顧。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1. 總論 11.1 項目概況 11.2 項目建設的必要性 21.3 可行性研究工作依據(jù) 61.4 可行性研究報告的編制原則 61.5 可行性研究報告內(nèi)容概要 71.6 建議引進設備清單 151.7 結(jié)論及建議 151.8 項目主要技術經(jīng)濟指標匯總 162. 市場需求預測與競爭能力分析 192.1 概述 192.2 廣西區(qū)內(nèi)市場 192.3 主要目標市場分析 222.4 廣東省水泥市場分析 242.5 競爭能力分析 272.6 市場分析結(jié)論 283. 建設條件與廠址選擇 293.1 原、燃材料 293.2 交通運輸 313.3 供電電源 313.4 水源 313.5 廠址條件 324. 工程技術方案 334.1 原燃料與配料設計 334.2 石灰石礦山 464.3 生產(chǎn)工藝 584.4 總圖運輸 724.5 電氣及生產(chǎn)過程自動化 764.6 給水排水 854.7 通風及空氣調(diào)節(jié) 874.8 建筑結(jié)構(gòu) 895. 節(jié)約與合理利用能源 925.1 主要能耗指標 925.2 主要節(jié)能措施 929. 工程建設招標安排 10810. 項目建設進度的建議 11010.1 項目管理 11010.2 項目實施進度 11011. 投資估算 11211.1 綜述 11211.2 建設投資構(gòu)成 11211.3 估算編制依據(jù) 11211.4 建設項目投資總估算書 11312. 財務評價 11712.1 概述 11712.2 項目總投資及資金籌措6. 環(huán)境污染防治與治理 946.1 建設場地 946.2 工程概述、主要污染源和主要污染物 946.3 設計采用的環(huán)境保護標準 956.4 控制污染的方案 966.5 環(huán)境管理機構(gòu)及監(jiān)測機構(gòu) 986.6 環(huán)境影響分析 986.7 環(huán)境保護投資估算 987. 勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生 1017.1 設計依據(jù)與執(zhí)行標準 1017.2 建筑及場地布置 1017.3 生產(chǎn)過程中職業(yè)危險、危害因素分析 102HYPERLINK\l