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北京北苑太阳能使用演示工程设计

作者:ag88环亚国际时间:2018-10-13 10:47浏览:

  北京北苑太阳能使用演示工程设计

  摘要:北苑太阳能运用演示工程集太阳能空调制冷、采暖、热水工程、太阳能光伏并网发电和独立发电于一身,是我国到现在停止太阳能运用最全的一个演示工程,在规划上也可谓一流,故而称之为我国太阳能榜首楼。在中华人民共和国可再生动力法经过的今日,这个项目更具有实际的含义。

  要害词:太阳能运用 动力 电力供给

  一、前语

  安稳牢靠的动力和电力供给是联系国计民生的根底条件,是联系社会安定、经济可持续开展的严峻战略问题。

  北京市委八届四次会议提出了要加强环境维护范畴的技能创新,扩展环保工业规划,把北京建造成为环境维护榜样城市和节能型城市,完成首都的可持续开展。

  在2000年北京市申办2008年夏日奥运会的过程中,北京市太阳能研讨所积极支撑申办举动,向北京奥申委捐资了五个太阳能电话亭和五个太阳能庭院灯,分别设备在奥体中心、首都体育馆和工人体育场,在国际奥委会的官员拜访北京时,对这些太阳能运用的产品特别感兴趣,中心电视台的转播节目中也给予了特别的重视。

  为了呼应北京市委八届四次会议的召唤,特别是为2008年北京奥运会的绿色奥运、科技奥运和人文奥运供给一个杰出的典范,北京市太阳能研讨所依据北京市发改委的安排,先期启动了北苑太阳能运用演示工程。该工程正好处于规划中的2008年北京奥运会奥运公园的东侧,要点安排了可设备在奥运村、奥运场馆和奥运公园的太阳能运用体系,处理太阳能运用同修建物结合,有效地运用修建物和装修修建物的课题,为在奥运场馆和奥运村中运用太阳能光伏发电和光热归纳运用堆集经历和数据,一起也为我国往后推广运用太阳能于修建做出演示。太阳能运用演示工程项目首要包含100千瓦太阳能光伏并网发电体系和360千瓦太阳能空调制冷、采温暖热水归纳体系。演示项意图施行充沛牢靠地展示了太阳能运用的魅力,为把首都建造成为环境维护榜样城市和节能型城市,完成首都的可持续开展做出奉献。

  与此一起,该演示基地也将建成我国最大的太阳能专业孵化基地,装备各种先进的研讨、开发和工业化设备,为使我国太阳能运用更上一层楼作出更大的奉献。

  二、项意图含义及必要性

  1.含义和重要性

  惯例化石燃料的无节制运用和二十世纪七十年代发作的两次石油危机,使得人们越来越清醒地认识到化石燃料资源迟早会干涸耗尽。依据我国现已探明可丌采的化石动力储量的计算和运用这些动力的速度,可以估量,煤可以运用的时刻约为54-81年,石油为15-20年,天然气的时刻28-58年,核燃料运用的时刻也不会超越百年,前一个数字是猜测的估量,后一个数字是保存的估量。因而找到一条可持续开展的包含太阳能在内的可再生动力等的新出路,将是咱们防止人类动力缺少与干涸的急迫使命。

  八十年代人们进一步认识到,化石燃料对环境的严峻污染所导致的生态损坏、地球温室效应等正日趋严峻地要挟着人类的生计。动力缺少和环境污染是当时经济开展面对的两大问题,限制着经济和社会的开展。

  太阳能作为新动力和可再生动力的一种,是取之不尽、用之不竭的洁净动力。开发运用太阳能,关于节约惯例动力、维护自然环境、促进经济开展和进步人民日子都有极为重要的含义。

  2.国表里开展概略

  在太阳能热运用方面,太阳热水器技能日趋老练,运用范畴已从日子热水扩展到泵水、采暖、制冷空调、海水淡化、工业加热、热发电等。上述许多运用中,又以太阳能采暖、空调以及日子热水这样的归纳运用体系最具潜在的价值;它可以更为充沛地运用太阳能,更为充沛地完成修建节能,更为充沛地表现与修建相结合。

  运用太阳能供给采温暖日子热水的技能现已适当老练。运用太阳能供给空调,现在选用的首要技能计划则是太阳能吸收式空调体系;.太阳能吸收式空调体系首要由太阳能集热器和吸收式制冷机两大部分组成。跟着溴化锂吸收式制冷机的商品化,太阳能吸收式空调技能得到了相应的开展,意大利、西班牙、美国、德国、日本等国都相继建立起不同规划的太阳能空调演示体系。

  国内涵九五期间依据国家科委的安排,由北京市太阳能研讨所承当了九五国家科技攻关项目——山东省乳山太阳能吸收式空调及供热归纳演示体系。该体系选用540平米的热管式真空管太阳集热器,空调、采暖面积为1200平米。该归纳演示体系为本太阳能采暖、空调以及日子热水演示项意图施行,堆集了名贵的经历。

  在太阳能光伏运用方面,近年来光伏技能一向保持着快速开展。从1998年开端,国际光伏商场更是呈现了求过于供的局势,年增长率保持在30~40%,2004年更是发明前史的新高,增长率到达67%,年产值到达1253兆瓦。在各国减排举动和优惠方针的拉动下,工业开展将进一步加速。.

  国际上各国都纷繁拟定了光伏工业和商场开展的未来规划。美国百万房顶计划,德国政府在顺畅完成十万天棚计划之后,2003年又经过了新的光伏法案,日本的70万户并网发电计划。除政府计划外,各大公司业纷繁扩展产值,太阳能光伏发电的工业正在腾飞,猜测卸下一年将到达年产值5300兆瓦。

  光伏电池的运用正在逐渐从处理遥远区域和农村用电向全社会的替代动力过渡。国际上,光伏运用的开展首要向两个方向开展,一方面是以户为单元的房顶计划,每户设备3—5千瓦的光伏并网发电体系。另一方面是向大型光伏电站开展。后者也『F在改动已往在戈壁、沙漠建造大型光伏体系的传统观念,丌始在都市的公益修建物兴修大型并网发电光伏体系,如在2000年悉尼奥运会运用了900多千瓦的光伏并网发电体系。在并网发电的一起,还要同修建体交融,起到许多附加功用的作用。

  从2001年开端,太阳能光伏并网发电体系初次占有全球光伏累积装机容量的一半以上,到达57%。2002年、2003年持续增长,2003年的太阳能光伏并网发电体系容量更占到当年光伏运用的87%。上述数字标明,在国际范围内太阳能光,伏运用现已从遥远无电区域转向都市的并网发电体系。

  2004年是国际太阳能光伏开展要害的一年,我国的光伏工业也有了长足的开展。到2004年末停止,国内太阳电池的生产才能现已到达60兆瓦,光伏组件封装才能超越100兆瓦。估量到2005年末,太阳电池的生产才能将到达180兆瓦,组件封装才能将超越200兆瓦。这些都为国内的太阳能光伏运用做好了根底预备。

  因为国际各国对环境和动力缺少的日益重视,持续开展必将成为往后修建规划的重要指导思想。当时,将太阳能热水、空谐和光伏发电运用于修建,并与修建一体化的新式太阳能修建已在欧、美和日本等国进行演示,大众反响强烈。可以预见,21世纪太阳能修建在动力、环境和经济的可持续性开展进程中将起重要的作用。我国有丰厚的太阳能资源,在国家开展可再生动力战略的指引下,太阳能在我国修建中的运用将成为修建节能的重要组成部分。

  三、项目内容

  光伏发电部分

  1.导言

  太阳能光伏发电因为资源无限、无污染和能把太阳光直接转变为电能,体系无运动部件、运转牢靠、少维护、寿数长,且电能有宣于运送、贮存的特色,因而它是太阳能运用工业中最有出路的产品。

  太阳能光伏并网发电体系所发电力除供给负载外,若有剩余,可反馈给电网。在阴雨天或在夜晚,负载可随时由电网供电。因而,光伏体系不用装备蓄电池作为储能设备。这样,可以下降体系造价,也可革除维护和定时替换蓄电池的费事。

  因为有光伏体系和公共电网一起给负载供给电力,两路供电增加了供电的牢靠性。夏日,因为空调、制冷、电扇等设备的丌动,构成用电顶峰,而这时也是光伏体系发电最多的时侯,光伏并网发电体系可以对公共电网起到必定的调峰作用。

  光伏与修建相结合的进一步方针是将光伏器材与修建材料集成化。修建物的墙选用涂料、马赛克等材料,乃至为了漂亮,有的还选用价格不菲的幕培玻璃,其功用仅起到维护内部和装修的作用。若能将房顶及向阳的外墙乃至窗户材料都用光伏器材来替代,则既能作为建材又能发电,可谓一箭双雕。当然,对光伏器材来说,一起还具有建材所要求的绝热保温、电气绝缘、防水防潮、且有必定强度及刚度、不易决裂等功能。

  2.前期的预备作业

  为了使100千瓦太阳能光伏供电项目可以顺畅施行,在北京市科委的支撑下,先期安排了lO千瓦光伏并网发电体系的研发。经过10千瓦光伏并网体系的研发和演示,把握了光伏并网发电的要害技能,特别是以逆变器为中心的逆变技能、最大功率点盯梢技能、并网同步操控技能、并网安全技能及光伏体系的规划和设备等,这些具有自主知识产权的要害技能为进一步扩展光伏并网发电的运用打下了坚实的技能根底。该项目于2003年经过了北京市科委安排的检验和判定,并取得了2003年北京市科技进步三等奖。

  3.100千瓦太阳能光伏发电体系

  100千瓦太阳能光伏发电体系所选用的太阳电池组件包含单晶硅、多晶硅和CIS薄膜太阳电池以进行比照性实验。

  光伏与修建相结合是未来光伏运用中最重要的范畴之一,有着巨大的商场潜力。太阳电池组件的本钱也在不断地下降,与光伏稍结合的修建物会如漫山遍野般地呈现在咱们的身边,光伏发电也必将在藩毙源结捅牛占有适当重要的位置。在太阳电池的运用中,太阳电池的本钱约占体系本钱的一半,其他部分包含逆变器、操控器、蓄电池等占有了另一半。为了进一步下降本钱,以到达太阳电池的地上大规划运用方针,进行运用研讨变得十分重要。特别是并网发电体系的研讨将使操控部分变得简略,省去了很多的蓄电池(同太阳电池20-25年的寿数比较,蓄电池的寿数约为5-8年,在太阳电池的运用过程中需求屡次替换和修补)的费用,因而可以使太阳电池的运用本钱进一步下降。本项目首要研讨光伏并网发电体系,包含大规划并网发电体系和户用并网发电体系,一起适当地进行独立光伏发电体系的研讨。整个的光伏发电体系由四部分组成:

  80千瓦并网发电体系,首要是为在奥运场馆中运用做预备:

  lO千瓦并网发电体系,首要是为在奥运村的别墅中运用做预备:

  4.5千瓦.户用并网体系,首要是为太阳能光伏房顶项目做预备;

  6千瓦独立和并网发电复合体系,为在西部无电村光亮工程弱雌备。

  2)研讨内容和技能要害

  ·并网逆变器是太阳能光伏并网发电体系的要害,因而首要研讨内容也将首要环绕电力电子逆变技能进行。

  ·80千瓦、10千瓦和4.5干瓦太阳能光伏并网发电体系的优化规划研讨:

  ·太阳电池方阵的组合优化研讨;

  ·不同规划的户用独立电源体系;

  ·太阳电池组件和方阵的运转特性研讨:

  ·在修建物的南侧安置50千瓦太阳电池组件,楼顶安置50千瓦太阳电池组件,与修建物结合的研讨;

  ·计算机数据收集与监控体系

  一为确保光伏电站长时间安稳作业并进行科学管理,装备微机监控体系对光伏电站各种作业参数和运转状况进行数据收集监测,并对各个设备环节进行和谐操控。

  ·装备显现板,显现体系的运转状况,包含整个体系的瞬时功率、作业总时数、累计发电量等参数。

  太阳能热运用部分

  太阳能热运用部分包含太阳能空调制冷、采温暖热水工程归纳体系,户式中心空调采温暖热水体系,以及地板采暖体系。

  1.太阳能空调制冷、采温暖热水工程归纳体系

  1)概述

  跟着日子水平的不断进步,人们对日子环境舒适程度的要求越来越高,其间空调、采温暖热水是三个首要方面。而这三方面现在均耗费着很多的惯例动力,并且严峻地污染着环境。因而运用取之不尽而又清洁无污染的太阳能来供给或部分供给空调、采温暖热水所需的动力,不只可以大大节约惯例动力的耗费,一起又十分有利于环境维护。一起山于城市中选用惯例空调越来越多,排出了很多的热气而构成热岛效应,不只严峻污染环境,并且对城市的气候也发生了不良的影响。

  2)技能计划

  体系选用了热管式真空管太阳能集热器与热水型溴化锂吸收式制冷机相结合的技能计划。体系首要由热管式真空管集热器、溴化锂吸收式制冷机、储热水箱、储冷水箱、日子用热水箱、丌水箱、冷却塔、风机盘管、辅佐燃油锅炉、主动操控体系等几大部分组成。

  夏日,山太阳能集热器向溴化钝制冷机供给高达88℃左右的热水,经过制冷机产升8℃左右的冷水,并经过风机盘管向房问供给凉风:冬天,由太阳能集热器加热成40~60℃左右的热水,直接经过风机盘管向房间供给热风:过渡时节,本体系作为太阳热水器,可供给很多科研和日子用热水:一起本体系还可全年供给丌水。

  3)项目内容和技能要害

  演示体系的首要研讨内容:

  (1)对太阳能空调归纳体系进行整体优化规划,包含可供体育场馆大型体系和可供奥运村运用的中小型体系:

  (2)研冗太阳能与修建的结合方法,尤其是与修建物房顶和墙面的结合:

  (3)研讨真空管太阳能集热器与溴化锂吸收式制冷机的合理参数匹配;

  (4)研讨太阳能集热器阵列的优化安置:

  (5)研讨太阳能空调归纳体系中的辅佐动力设备和储能设备:

  (6)研发运转牢靠、操作简洁的主动操控体系,并进行智能化:

  (7)研讨太阳能空调归纳体系的长时间运转功能;

  (8)对归纳体系与惯例空调体系的技能经济性进行比较:

  (9)研讨开发太阳能空调归纳体系的规划软件包。

  本项意图技能要害:一是研讨断定太阳能空调体系的最佳运转工况,以最大的太阳能收益及最经济的出资,取得最满意的运转作用;二是研讨开发太阳能空调体系的规划软件包,在输入当地气候材料、太阳能集热器功能参数以及制冷采暖负荷等数据之后,就可以计算出所需太阳能集热器面积、制冷机和辅佐锅炉额外参数、制冷采暖功能预示以及出资回收期等。

  4)首要技能指标

  (1)太阳能集热器采光面积850平米

  (2)制冷、采暖功率360千瓦

  (3)热水供给才能(非空调采暖时节)50吨

  (4)空调采暖面积3000多平米

  (5)太阳能确保率全年≥70%

  经过近半年的试运转,各体系运转正常。2004年冬天的室温保持在22"C左右,满意规则的采暖高于18℃的要求。

  在太阳能空调制冷、采温暖热水工程归纳体系中特别设备了操控体系和数据收集体系,体系可以主动运转,不时收集数据。经过数据的堆集来断定体系的最佳运转工况,以最大的太阳能收益及最经济的出资,取得最满意的运转作用:一起研讨丌发了太阳能空调采暖体系的规划软件包,依据气候材料、太阳能集热器功能参数以及制冷采暖负荷等数据之后,优化太阳能集热器的面积、制冷机和辅佐锅炉等额外参数,进行空调制冷、采暖功能预示以及断定出资回收期。

  2.户式中心采暖空调热水体系

  针对独立涣散式化宅对选用空调越米越火急的需求,选用太阳能吸收式空调体系在夏日作为空调用的冷源,冬天作为采暖用的热源,全年供给日子热水的形式,与现有的常舰体系比较可显着削减运转费用。运用太阳能的二级水环复合热泵驱动,户式中心采暖空调热水体系项目是与大连冰山集团联合开发的。利热泵技能,从太阳、空气和电热中获取清洁动力,作到多能优势互补,然后到达削减惯例动力费用的l/3,满意人们对采暖、空调、热水的遍及需求。一起,该体系完成太阳能、空气、电热等动力互补运转。体系节能且减轻环境空气热污染,下降城订了热岛效应。本项目为多利一高新技能的有机结合.其间包含:二级热泵技能、复合热泵技能、太阳能集热技能、小温差换热技能、变流技能、等压比运转技能等13项高新技能。体系具有明显的先进性和牢靠性。该体系是特别为可供运动员寓居的单元、会议室没计的太阳能热运用体系。

  3.地板采暖体系

  在三河生产基地进行了火量的太阳能地板采暖实验作业.也成功地为北苑演示基地的太阳能采暖进行了先期预研。体系选用了新式的直流式真空管集热器发生的热水,直接流经预置在地板下的管路,选用较少的动力即能使修建物到达取暖的温度。经过各种测验,堆集数据,使太阳能更有效地同节能技能相结合。

  北京市太阳能研讨所有限公司(原北京市太阳能研讨所)将不断加强同国表里的协作,引入先进的技能和设备,以2008年北京奥运会为关键,加强太阳能运用项目。依据科技部、北京市等十部分一起推出的奥运科技(2008)举动计划,将太阳能光伏技能运用于奥运村、奥运公同、奥运场馆的用电、路灯、草坪灯、公共照明、绿洲灌溉等,在奥运村和部分场馆运用太阳能空谐和热水供给。

  开发运用太阳能是一项远有远景、近在实效的工作。现在大多数太15fl能运用技能尚处于开展阶段,同其他动力建造比较,工业规划小且经济效益低,但其对。-J:改进动力缺少和环境污染的社会效益确是巨大的,因而需求各级政府给予更多的支撑和微观凋控方针的维护,依据各项技能的类型特色、应运用远景和获利才能,分门别类地研讨和拟定出棚应的财务、出资、信贷和价格补助等方而的优惠方针。豇需求得到整体市民的认知、理解和支撑。
 

  

   太阳能运用动力电力供给

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