太阳能供电在石油管道阴保护中的应用
     
本技术方案根据用户对太阳能电源装置的制造、安装、试验、供货的相关工作而提出的具体要求量身设计，用于长庆气田～乌海～临河输气管道工程中阴保护设备，经过多年的实际应用，太阳能供电系统安全可靠。
 太阳能供电系统是一个由太阳能电池矩阵、充放电控制器、储备电池、输出配电板和支架等组成的可完全运行的直流电源系统。要求太阳能系统即使在夜间和无日照期间内也能连续供电，为满足负载用电需求，太阳能板矩阵分为6个24V170W的太阳能电池组件并联连接构成。即使在恶劣的、无人看管的、远离人烟的苛刻环境下，太阳能电池板的使用寿命也能达到25年以上。

系统设计参考规范和标准：

 IEC891 为测量I-V特性的温度和日照修正程序
 IEC904 光电装置
 IEC1173 光电电源发电系统的过电压保护
 IEC1194的光电系统的特性参数
 IEC364 建筑物的电气安装
 IEC269-1 低压保险
1. 安装现场自然条件
a) 场站位置
 详细的位置情况见附表1。设计的整个装置适应于在本工程所在地区可靠操作。
b) 气象资料

高的环境设计温度： 40.2℃
低的环境设计温度： -41℃
平均年温度： 6.56℃
风速： 40m/s
c) 阴保护设计资料
 长庆气田－乌海－临河输气管道起点为鄂尔多斯市乌审旗长陶利首站，终点为巴彦淖尔市临河区的临河末站，全长水平长度约421km，全线管径为Φ355.6mm。 沿线共设12座阴保护站，其中4座阴保护站采用太阳能电源，每座站用电设备为2台恒电位仪， 1台控制台，控制台连接2台恒电位仪，其中一台恒电位仪工作一台恒电位仪备用。电源为24V直流电，功率为240W，正常工作功率为100W。阴保护站设置位置见表3.3-1
附表1：管线阴保护站的设置
其中
 2#阴保护站 36.385 36.385 与1#阀室合建(苏米图采取太阳能供电
 3#阴保护站 72.490 36.105 与2#阀室合建(苏米图开发区) 采取太阳能供电
 5#阴保护站 143.447 37.444 与3阀室合建(巴音) 采取太阳能供电
 6#阴保护站 178.552 35.105 与4#阀室合建（三北羊场东侧） 采取太阳能供电

d) 建筑物

 电池组、控制器及有关的附件安装于户内，附表2中提供详细的安装尺寸。
2. 设计方案

太阳能装置由以下主要部分组成：
－太阳能板阵及相应支架
－控制器
－蓄电池
－电源配电板
－附件 
太阳能电池板

 太阳能板阵的表面是由透光性能好的低铁钢化玻璃制成，采用阳氧化铝合金边框完全密封，太阳能板能够抵御当地的自然气候、潮湿、腐蚀、和各种机械方面的损害，如碰撞、弯折和震动等。

太阳能电池设计为多晶硅太阳能电池。
太阳能板阵在额定条件下入射光的低转换效率大于10％。
每个太阳能板阵均附带有正负接线端子的汇流盒、板阵的内部连线和截止二管。
汇流盒和板阵的连接之间及太阳能电池到汇流盒的输入之间应能防尘防水（至少满足IP55标准）。
太阳能板彼此之间具有电气和机械的可互换性。某一太阳能板需移动和更换时，无需特殊工具，在现场就能很容易完成。

太阳能电池组件具体技术指标要求：

－电气匹配，多晶硅电池，在直射和散射时都能有效转换。
－电池作化学处理，减少反射。
－双备份触点，提高电路的可靠性。
－钢化玻璃罩能提供机械保护，提高光线的传送。
－层之间的层叠状电路，能防潮、提高稳定性和电气绝缘。
－坚韧的多层聚合衬板可防损和防潮。
－轻便的铝合金架带有一到两套安装孔和用于接地螺丝安装的孔。
－一至两套汇流盒，要求易于现场接线、安全、环保。
－带有旁路二管，能减少功率损失或局部遮光而引起的损害。
－太阳能电池的正常工作温度为41℃。
－工作温度范围通过实验室测试：－40℃－＋85℃。

附表3提供太阳能电池板的具体电气参数和安装规格。

太阳能电池板支架系统

 太阳能板阵的支架采用阳化处理的铝合金材料制成，便于现场组装。太阳能板支架能适应现场气候条件和地理条件，可以随意变化太阳能板的角度，无需特殊工具或钻孔在现场就应可以用螺丝组装和调整角度。倾角标注牢固便于识别。具体的支架设计图见附表4.

控制器

 控制器是用来控制太阳能板阵到电池和输出的电流。在正常日照情况下，由太阳能系统供电；日照不满足太阳能系统供电时，自动切至由蓄电池供电。控制器可控制由太阳能板流向蓄电池的电流。
 控制器有效控制流向蓄电池的功率以避免过充或不均匀充电，应能保证电池在当时的环境温度下电压不会超过限定的电压范围。有一个液晶显示器能指示充电模式并能指示电压下降到额定电压的25％以下。
 控制器应能接收蓄电池温度传感器的温度，以避免由于散热而引起的意外过充。蓄电池充电电压应能温度补偿。
 温度传感器应安装在电池的上面或里面，确保运行正确，防止酸液的喷溅。传感器应有机械保护，采用不锈钢制造，以防电池气体的腐蚀。
充电控制器具有以下基本功能：
a) 蓄电池自动强充、浮充充电控制功能。可显示任意时刻蓄电池的容量值并可根据此值对电池进行合理的充电。
b) 显示功能：太阳能板阵电流，蓄电池电流，蓄电池电压，电池充电状态，外部充电器电流，温度（电池，环境 ），太阳辐射强度，告警。
c) 控制功能完备：可控制主要负载和次要负载的投入和切断；
d) 控制太阳能子阵数不少于6个
控制器及其它电气部分应装在柜子里，安装在室内。

 控制器的外形图和结构框图，具体的安装规格和使用说明（详细的安装、启动和维护手册）请参考本方案附件。

电源配电板
 为对每一负载提供电源，每个系统都配有配电板，配电板根据现场负载的个数和种类留有20%（至少1个）的备用输出回路。配出开关应选择小型断路器。

太阳能蓄电池

 蓄电池是太阳能系统的重要组成部分。太阳能的安装地点偏僻，运行条件恶劣，而且太阳能蓄电池每天要充放电，为保证太阳能系统的可靠，方案中采用了密闭的免维护的铅酸阀控电池，规格为2V800AH。2伏系列免维护电池适合于深放电和每日的循环放电。电池的储备容量根据负载每天耗电量设计，满足系统在连续无太阳的条件下为负荷提供稳定可靠的电源。

 为安全起见，电池应具有20%的备用容量，即意味着电池在完全放电后，应具有20%的容量。

 具体的蓄电池的设计规格和安装柜体尺寸附表5提供。
电源和内部连接电缆
 太阳能系统的各装置间的电缆设计为XLPE绝缘，PVC屏蔽的铜芯电缆，埋地的电缆应为镀锌钢丝铠装电缆，根据现场实际情况提供相应数量。导线利用热塑绝缘层的颜色来标识，在每根导线的两端的25mm范围内涂有性标志，以便于故障定位和维修。电缆终端连接用焊封的用尼龙包裹的圆环型连接器，标上导体的直径。截面大于70平方毫米的大载流电缆连接应采用镀锡或银的带夹钳式连接器。
配电柜
 控制器等应装于柜内，户内安装。柜子设计成可旋转打开的门，防护等级小为IP42。电缆进出线口位于底部。
3. 方案中设备清单和预算价格（按单套报价）
 

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