集箱岸橋風能照明系統(tǒng)研發(fā)與應用-中國港口集裝箱網(wǎng)-歡迎

1、“集裝箱岸橋風能照明系統(tǒng)”的研發(fā)與應用上海滬東集裝箱碼頭有限公司 許 力一、前言言科學技術進進步始終終是企業(yè)業(yè)節(jié)能降降耗的原原動力，近近年來，滬滬東公司司將節(jié)能能減排工工作作為為首要任任務，加加大了對科技技節(jié)能技技術應用用，積極極采用新新技術、新新工藝、新新設備、新新材料等等節(jié)能減減排技術術，以提升港港口企業(yè)業(yè)核心競競爭力。通過對科技節(jié)能技術應用及對原有設備進行技術革新，降低能源消耗，為創(chuàng)建綠色港口和生態(tài)型城市做出應有貢獻。當石油、煤煤炭等化化石能源源越來越越少，世世界各國國研發(fā)可可再生能能源的心心情越來來越迫切切?？稍僭偕茉丛凑妗⒎e積極的作作用，眾眾所周知知。太陽能能、風能能、潮汐汐能、

2、水水能、生生物能源源可可再生能能源種類類眾多。取自于于自然的的可再生生能源，與與地理因因素密切切相關。上海滬東集裝箱公司地處外高橋地區(qū)，在橋吊機房平臺部位經(jīng)過公司技術人員檢測統(tǒng)計，年平均風力超過5級以上，風力資源非常豐富，非常適合風力發(fā)電技術的應用。我們決定開發(fā)“集裝箱岸橋風能照明系統(tǒng)”，同時結(jié)合利用新型節(jié)能LED照明技術，達到節(jié)能降耗的目的。二、系統(tǒng)的的研制1、整體結(jié)結(jié)構(gòu)及研研發(fā)思路路我們利用小小功率風風能發(fā)電電機、儲儲能蓄電電池、節(jié)節(jié)能LEED照明明技術、單單片機控控制備用用市電引引入，實實現(xiàn)對橋橋吊部分分照明利利用綠色色能源。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：2、風力發(fā)發(fā)電設備備調(diào)研及及選型研制“風力力

3、發(fā)電裝裝置”的關鍵鍵是要選選擇合適適的風力力發(fā)電機機和合適適容量的的蓄電電電瓶。目目前的風風力發(fā)電電機只是是給電瓶瓶充電，而而由電瓶瓶把電能能貯存起起來，人人們最終終使用電電功率的的大小與與電瓶大大小有更更密切的的關系。功功率的大大小更主主要取決決于風量量的大小小，而不不僅是機機頭功率率的大小小。對于沿海陸陸地，小小的風力力發(fā)電機機會比大大的更合合適。因因為它更更容易被被小風量量帶動而而發(fā)電，持持續(xù)不斷斷的小風風，會比比一時狂狂風更能能供給較較大的能能量。一一臺10000WW風力發(fā)發(fā)電機也也可以通通過大電電瓶配合合使用，獲獲得15000W甚至至20000W乃至至更大的的功率出出（如右右圖）。我

4、們調(diào)研了了市場上上多種小小型風力力發(fā)電機機，最終終選擇以以1.55KW水水平軸風風力發(fā)電電機組作作為本次次項目開開發(fā)的發(fā)發(fā)電設備備，并配配置充放放電控制制器、鉛鉛酸蓄電電池組等等配套設設備使風風能得以以存儲利利用。 3、主主要設備備介紹3.1 水水平軸風風力發(fā)電電機工作作原理風力發(fā)電的的原理，是是利用風風力帶動動風車葉葉片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，再透透過增速速機將旋旋轉(zhuǎn)的速速度提升升，然后后帶動發(fā)發(fā)電機產(chǎn)產(chǎn)生電能能。依據(jù)據(jù)目前的的風車技技術，大大約是每每秒三米米的微風風速度（微微風的程程度），便便可以開開始發(fā)電電。3.2水平平軸風力力發(fā)電機機組 小型風力發(fā)發(fā)電組效效率很高高，但它它不是只只由一個個發(fā)電機機頭組

5、成成的，而而是一個個有一定定科技含含量的小小系統(tǒng)：風力發(fā)發(fā)電機充電器器數(shù)字字逆變器器。通常常水平軸軸風力發(fā)發(fā)電機組組一般由由下列幾幾部分組組成：風風輪、發(fā)發(fā)電機、調(diào)調(diào)速和調(diào)調(diào)向機構(gòu)構(gòu)、停車車機構(gòu)、塔塔架及拉拉索等。風輪葉片：用來接接受風力力，把風風能轉(zhuǎn)化化為機械械能的部部件。三三片風葉葉直徑22.7米米，由一一種玻璃璃鋼材料料制作而而成。發(fā)電機：采采用三相相永磁式式交流發(fā)發(fā)電機。由風輪輪驅(qū)動發(fā)發(fā)電機定定子繞組組切割磁磁力線產(chǎn)產(chǎn)生電能能，風力力發(fā)電機機因風量量不穩(wěn)定定，故其其輸出的的是133255V變化化的交流流電，須須經(jīng)充電電器整流流，再對對蓄電瓶瓶充電，使使風力發(fā)發(fā)電機產(chǎn)產(chǎn)生的電電能變成成化

6、學能能。然后后用有保保護電路路的逆變變電源，把把電瓶里里的化學學能轉(zhuǎn)變變成交流流2200V市電電，才能能保證穩(wěn)穩(wěn)定使用用。調(diào)向機構(gòu)、調(diào)調(diào)速機構(gòu)構(gòu)和停車車機構(gòu)：為了從從風中獲獲取能量量，風輪輪旋轉(zhuǎn)面面應垂直直于風向向，在小小型風機機中，這這一功能能靠風力力機的尾尾翼作為為調(diào)向機機構(gòu)來實實現(xiàn)。同同時隨著著風速的的增加，要要對風輪輪的轉(zhuǎn)速速有所限限制，這這是因為為一方面面過快的的轉(zhuǎn)速會會對風輪輪和風力力機的其其他部件件造成損損壞，另另一方面面也需要要把發(fā)電電機的功功率輸出出限定在在一定范范圍內(nèi)。3.3 充充放電控控制器充放電控制器智能型充放放電控制制器適用用于風能能市電供供電系統(tǒng)統(tǒng)，可以以將風力力發(fā)

7、電機機和市電電產(chǎn)生的的電能對對蓄電池池進行充充電，供供給照明明設備使使用。它它功能是是控制和和顯示風風力機對對蓄電池池的充電電，以保保證蓄電電池不至至于過充充和過放放，以保保證蓄電電池的正正常使用用和整個個系統(tǒng)的的可靠工工作。該該控制器器還附帶一一個耗能能負載，它它的作用用是在蓄蓄電池瓶瓶已充滿滿，外部部負荷很很小時來來吸納風風力機發(fā)發(fā)出的電電能。若若在蓄電電池組電電量不夠夠而風能能缺乏的的時候，該該控制器器會將備備用市電電引入對對蓄電池池組充電電，保證證照明設設備的正正常工作作。充放電控制器3.3.11控制器器工作原原理控制器的主主要作用用是將風風力發(fā)電電機發(fā)出出的三相相交流電電整流成成直流

8、電電給蓄電電池充電電。它內(nèi)內(nèi)部包含含了許多多檢測電電路，如如電壓電電流檢測測、風速速檢測、溫溫度檢測測等，能能有效地地保障風風機和蓄蓄電池的的正常運運行。其其中最為為重要的的是一個個帶DSSP(數(shù)數(shù)字信號號處理)功能的的16位位單片機機-ddsPIIC300F20010。它它的主要要作用是是采集、處處理風力力發(fā)電機機運行過過程中的的多種檢檢測信號號，并控控制驅(qū)動動整流電電路和備備用市電電的切換換。（結(jié)結(jié)構(gòu)原理理圖如下下）3.3.22性能及及特點PWM無級級卸載功率跟蹤方方式，效效率更高高 風能發(fā)電與與備用市市電分別別輸入，可可單獨或或互補組組合輸入入具有穩(wěn)壓、穩(wěn)穩(wěn)流精度度高、紋紋波小、效效率高

9、、輸輸入電壓壓范圍寬寬等特點點根據(jù)風力發(fā)發(fā)電特點點，采用用多反饋饋閉環(huán)控控制對蓄電池嚴嚴格按限限流恒壓壓方式充充電，保保證蓄電電池壽命命具有完善保保護功能能：如蓄蓄電池反反接保護護、蓄電電池開路路保護、蓄蓄電池電電壓過低低斷開保保護、輸輸入輸出出過、欠欠壓保護護、輸入入輸出過過流保護護、風機機過風速速和過電電壓剎車車保護、防防雷保護護等3.4 蓄蓄電池組組蓄電池是發(fā)發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)中的一一個非常常重要的的部件，它它直接關關系到輸輸出負載載能否長長久穩(wěn)定定工作。蓄蓄電池需需要充放放電控制制器來進進行電源源管理，避避免充放放電過程程中對電電池造成成損壞。我我們采用用適用于于風能太太陽能應應用的專專用鉛酸

10、酸蓄電池池（如右右圖）。它它有自放放電率極極低、容容量充足足、使用用溫度范范圍寬、密密封導電電性能好好及充電電接受能能力強等等特點。3.5 LLED照照明設備備LED燈是是由超導導發(fā)光晶晶體產(chǎn)生生的超高高強度的的燈光，是是目前照照明行業(yè)業(yè)中最熱熱門的焦焦點，由由于它節(jié)節(jié)能顯著著、使用用壽命長長、安全全環(huán)保，深深受各國國政府部部門及業(yè)業(yè)界人士士的關注注。LEED照明明燈光線線柔和、穿穿透力強強，與傳傳統(tǒng)白熾熾燈相比比，節(jié)能能80%以上，可可以使用用60，0000小小時以上上，是將將電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成光光能的最最有效方方式。本本項目主主要對橋橋吊大車車行走照照明燈及及走道燈燈進行整整改，需需要4個個50

11、WW大車LLED燈燈、1000個66W走道道LEDD燈（如如下圖）。6W走道LED燈50W大車行走LED燈6W走道LED燈50W大車行走LED燈所選用的燈燈具必須須符合防防護等級級IP665，防防觸電保保護等級級I類。三、系統(tǒng)的的實際應應用風力發(fā)電機機發(fā)出的的電能經(jīng)經(jīng)過蓄電電池貯存存起來，然然后再由由蓄電池池向用電電器供電電。所以以，在安安裝調(diào)試試過程中中，我們們認真科科學地考考慮了風風力發(fā)電電機功率率與蓄電電池容量量的匹配配問題。目前，小型風力發(fā)電機與蓄電池容量一般都是按照輸入和輸出相等，或輸入大于輸出的原則進行匹配的。即：100W風力發(fā)電機匹配120Ah蓄電池(60Ah2塊)；200W風力

12、發(fā)電機匹配120-180Ah蓄電池(60或90Ah2塊)；300W風力發(fā)電機匹配240Ah蓄電(120Ah2塊)；750W風力發(fā)電機匹配240Ah蓄電池(120Ah2塊)。蓄電池容量過大時，風力發(fā)電機發(fā)出的能量不能保證及時地給蓄電池充足電，致使蓄電池經(jīng)常處于虧電狀態(tài)。縮短蓄電池使用壽命。另外，蓄電池容量大，價格和使用費用隨之增大，給經(jīng)濟上也造成不必要的浪費。蓄電池容量過小時，會使蓄電池經(jīng)常處于過充電狀態(tài)。如因充足電而停止風力發(fā)電機的工作會嚴重影響風機工作效率。蓄電池長期過充電將會使蓄電池早期損壞，縮短使用壽命。另外，小型型風力發(fā)發(fā)電機的的合理匹匹配，照照明設備備的套配配也是一一項不可忽視視的內(nèi)

13、容容。在選選配LEED燈時時也應按按照蓄電電池與風風力發(fā)電電機的匹匹配原則則進行。即即選配的的用電器器耗用的的能量要要與風力力發(fā)電機機輸出的的能量相相匹配。但但應指出出的是，匹匹配指標標所強調(diào)調(diào)是“能能量”，不不要混淆淆為功率率。在選選用LEED燈時時，還必必須注意意電壓制制的要求求。該項項目使用用的蓄電電池為448V，所所選用的的LEDD燈也要要滿足額額定電壓壓為488VDCC。四、經(jīng)濟效效益上海滬東集集裝箱碼碼頭有限限公司于于20009年66月在1105橋橋吊上試試制安裝裝了“集裝箱箱岸橋風風能照明明系統(tǒng)”，該系系統(tǒng)目前前主要是是通過對對原過道道及大車車照明部部分改造造，應用用節(jié)能LLED

14、照照明技術術實現(xiàn)降降低能耗耗，運用用風能發(fā)發(fā)電技術術節(jié)省費費用開支支，雙管管齊下達達到節(jié)能能降耗目目的。1、橋吊走走道及大大車照明明系統(tǒng)能能耗降低低改造前照明明額定能能耗為66.4 KW；改造后照明明額定能能耗降低低到0.92 KW；如果按日平平均開啟啟10小小時計算算，同比比每年節(jié)節(jié)約電能能為2000022 KWWh/臺臺，節(jié)能能達到885%以以上。2、風力發(fā)發(fā)電照明明系統(tǒng)改改造經(jīng)濟濟效益：改造前費用用支出每臺每年電電費支出出約2000000元；其其他維護護成本110000元/年年；共計：2110000元/年年。風力發(fā)電改改造費用用成本：風能發(fā)電（22KW）系系統(tǒng)(含含LEDD節(jié)能燈燈具等)

15、 總費費用：6600000元/套其他維護費費用（材材料及人人工費用用）：3300元元/年結(jié)論：根據(jù)上述數(shù)數(shù)據(jù)對比比可知：實施風風能供電電照明系系統(tǒng)改造造，3年年可收回回投資，經(jīng)經(jīng)濟效益益和社會會效益明明顯。五、結(jié)論 “集裝箱岸岸橋風能能照明系系統(tǒng)”的研制制，改變變了橋吊吊設備單單一的供供能方式式。利用用無污染染的綠色色能源來來滿足碼碼頭小功功率設備備用電，不不僅降低低了電能能消耗，也也改善了了橋吊照照明設備備。隨著經(jīng)濟全全球化的的步伐進進一步加加快、能能源價格格的不斷斷攀升，可可再生能能源技術術的發(fā)展展及應用用已經(jīng)得得到世界界各國的的大力支支持。“集裝箱箱岸橋風風能照明明系統(tǒng)”的開發(fā)發(fā)，是我我港利用用綠色能能源促進進港口設設備供電電方式的的一次革革新。它它的優(yōu)勢勢在于不不需要燃燃料、占占地面積積小、無無污染，運運行成本本低。在在充分吸吸取和改改進風力力并網(wǎng)發(fā)發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)經(jīng)驗，使使其更適適應于港港口建設設，為創(chuàng)創(chuàng)建綠色色港口和和生態(tài)型型城市做做出應有有貢獻。參考文獻：1. 熊禮禮儉 風風力發(fā)電電新技術術與發(fā)電電工程設設計、運行、維護及及標準規(guī)規(guī)范實用用手冊 中國科科技文化化出版社社2. 張維