第三批交通节能减排经验示范材料之四doc西安市交通门户Word格式文档下载.docx
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河南高速公路开展有限责任公司是河南省人民政府授权省交通运输厅组建的国有独资企业,公司管理资产总额达1100亿元,员工总数近2万人。
主营高速公路、特大型独立桥梁等交通基础设备的开发树立、养护和运营管理,是河南省高速公路树立管理的投资主体。
成立以来,累计建成通车高速公路2540公里,约占全省通车高速公路的53%;
管养已通车高速公路2069公里,为全省高速公路通车总里程的46%;
在建高速公路404公里。
公司目前下设郑州、商丘、开封、洛阳、三门峡等15个管理分公司,9个项目树立公司,15个多种运营公司,控股河南中原高速公路股份,公司机关设办公室、工程管理部、养护管理部、路产管理部等职能部门。
运营范围触及高速公路工程施工、路途养护、交通机电运营维护、效劳区运营、油品供应等范围。
随着河南高速公路路网的逐渐构成,对路途设备和交通状况停止片面监控,为制定和实施应急预案,增加路途拥堵、预防交通事故、提高效劳水平,河南高速公路开展有限责任公司决议在连〔运港〕霍〔尔果斯〕高速公路郑州和洛阳管辖的220km范围内〔K528+881-K748+136〕实施路途全程监控。
为扩展监视范围,有效实施全程监控,外场摄像机的设置距离约为2km,处于一种线状的非集中规划,假定采用电网供电方式,存在线路损耗大、树立投资本钱高、施工复杂和运营维护费用初等效果。
同时,该路段行将实施不中缀运营的路途两侧拓宽工程〔四改八〕,外场摄像机需设置在中央隔离带。
如在中央隔离带敷设电力电缆,那么影响通讯及其它弱电信号。
因此,摄像机供电效果已成为项目实施单位面临的难点效果。
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保型动力,应用太阳能光伏技术将太阳能转换为电能,现已普遍运用于航空航天、气候站、遥测遥感、航道灯塔、铁路信号、通讯以及偏远地域、海岛居民的供电等范围。
太阳能光伏发电技术为上述效果提供了处置方案。
因此,依据郑洛路全程监控实践需求,从经济、节能、环保、延长工期的角度思索,连霍高速公路郑州至洛阳段路途监控系统采用太阳能供电方式,为全线100套视频监控摄像机供电。
二、基本原理
〔一〕系统原理
太阳能光伏发电系统是经过太阳能电池组件在日照辐射下发生光伏电流,为用电负载提供电力动力。
太阳能电池发生的电流经过充放电控制器一方面对负载直接供电,另一方面将多余的电能贮存在蓄电池中以备光照缺乏时向负载供电。
交流负载可经过逆变器、变压器转换成适用的交流电供电。
为应对恶劣气候条件形成蓄电池电量缺乏的状况,系统可配置市电或自发电应急充电接口。
为了提高供电系统的牢靠性经过光端机将光伏系统的运转形状实时上传至监控中心,以便及时采取人工维护措施。
〔二〕自然条件剖析
郑洛路处于河南省中部,位于北纬34.7度,全年日照2000-2600小时,年均日照率为45-55%,年太阳辐射总量110-125千卡/平方厘米,沿线日平均辐照时间约4.1小时,属于三级太阳能资源地域中光能资源较丰厚的区域。
因此,郑洛路完成太阳能全程监控具有较好的自然条件。
三、实施方案
〔一〕太阳能全程监控系统构成
太阳能供电的高速公路路途全程监控系统由太阳能电池阵列、蓄电池组、太阳能充放电控制器、逆变器、变压器、摄像机和光端机等设备组成,如图2所示。
图2路途全程监控系统太阳能供电组成图
〔二〕优化设计
太阳能光伏发电技术在公路交通行业中运用的主要阻碍是供电负载的适用性效果,如何结合高速公路全程监控系统的用电负载特性,优化供电系统设计,降低用电负载功耗,提高太阳能发电系统效率那么是该项目的关键技术环节。
因此,本项目针对系统主要部件停止如下优化。
1、摄像机
为降低太阳能供电系统的初期投资本钱,在满足交通监控图像质量要求的前提下,经过实验与研讨,对摄像机用电功率提出详细要求并停止技术改良,将一台全天候带云台摄像机的额外功率限定在30W以内,并且采用直流24V供电方式。
2、电源变换系统
为顺应负载的直流供电形式,对视频监控系统中用电负载停止系列技术改造,将少数交流负载改为直流负载。
经过技术改造,节省了逆变器和变压器的设备投资,降低了电源系统的缺点风险,增加了逆变器和变压器自身的用电损耗,提高了太阳能供电系统的牢靠性和电源系统的应用率,同时也降低了供电系统对太阳能电池阵列和蓄电池的容量需求,从而进一步节省树立本钱,提高经济效益。
3、太阳能电池板
太阳电池板是太阳能供电系统中的关键设备,装置角度对发电效率影响较大,并尽量防止水平装置或垂直放置。
经实验,该项目太阳能电池板最正确装置倾角为41.7度,朝向正南。
在太阳能供电系统中,单晶硅型电池光电转换效率优于多晶硅和非晶硅,虽然非单晶硅太阳能电池板在特殊条件下可以作为补充电源运用,但思索到其供电才干较低,老化速度较快的特点,该项目选用了单晶硅太阳能电池板。
4、蓄电池
应用电化学反响完成电能和化学能的相互转换,是太阳能供电系统中的储能装置。
其主要技术目的包括容量、循环运用寿命、浮充运用寿命等;
主要控制参数包括放电深度、浮充电压、最大充放电电流等。
综合思索各种类型蓄电池的特点,结分解本剖析,该项目选用免维护胶体型铅酸蓄电池。
温度对铅酸蓄电池的功用影响清楚,在室外应对铅酸蓄电池停止恒温处置,工程上通常将蓄电池放置在地井或地上的基础修建中。
本项目经过多种实验手腕充沛验证温度对蓄电池功用的影响,将蓄电池放入保温防护箱并埋入冻土层以下,保证了蓄电池最正确任务形状。
运转5年来,经抽样检测,蓄电池任务形状良好。
5、太阳能充放电控制器
为了完成太阳能电池、蓄电池和负载之间的合理婚配,保证供电质量,提高太阳能供电系统效率和延伸蓄电池运用寿命。
本项目选用了12、24、48VDC自顺应的20A太阳能充放电控制器,设置过放电压为21.6VDC,以保证极端恶劣气候条件下牢靠供电。
并配置数据采集模块,将蓄电池电压、充电电流、放电电流等参数实时上传至监控中心电源管理系统。
四、保证措施
〔一〕指导注重
关于节能减排和新动力的运用,公司指导高度注重,专门成立了项目指导小组,为项目实施提供了有力的组织保证。
此外,在人力、物力、财力方面也给予了积极支持,并提供了充足的研讨实验经费。
〔二〕精心组织
项目组阅历了调研、太阳能自然条件剖析与测试、方案论证、实验验证、施工设计、推销、施工装置、调实验收、运营维护等全进程,对每一步都设定目的,落实到人,做到记载完整、论述充沛、数据牢靠,确保整个项目目的的完成。
〔三〕技术支持
如此大规模地实施太阳能供电系统,在公路交通范围尚无先例,一个小的技术细节都能够影响整个系统的运转,公司委托了具有丰厚设计、实验、检测阅历的国际威望机构对每个关键技术点都停止充沛的技术论证,针对郑洛路实践状况搭建了实验平台,依照设计原理图对每个节点都停止了实验剖析,在此基础上挑选出契合要求的系统部件和施工方案,确保了项目顺利实施。
五、项目成效
该项目在全长约220km的路段实施了100套太阳能全程路途监控系统,5年来发生的直接经济效益和社会效益十分清楚。
〔一〕经济效益
1、太阳能全程监控系统发生的直接经济效益
该系统投入运转后,值班人员定时应用摄像机停止人工巡查,每天可增加路政人员两次路巡计880公里,以百公里耗油10升计算,每年可浪费汽油32120升,以每升汽油6元计,每年节省19.27万元人民币。
5年来共浪费人民币96.35万元。
2、采用太阳能供电发生的直接经济效益
〔1〕浪费树立费用
浪费树立费用:
688.4万元,详见下表。
浪费树立费用表
供电方式
树立本钱
电网供电
计算方法〔含工程费,以每千米计〕:
电缆资料费:
35元/米×
1千米=3.5万元
电缆挖沟、敷设费:
16元/米×
1千米=1.6万元
钢管资料费〔每千米约敷设钢管50米〕:
27元/米×
50米=0.135万元
钢管敷设费:
小计:
电网供电每公里本钱为:
5.37万元
全线电网供电本钱=电网供电本钱/千米×
220千米=5.37万元/千米×
220千米=1181.4万元
太阳能供电
计算方法〔含工程费,以每个监控点计〕:
太阳能板〔2块×
240W〕:
2.6万元
蓄电池〔24V420AH〕:
1.2万元
充放电控制器:
1个0.5万元
保温箱:
防护箱:
1个0.13万元
单个监控点太阳能供电本钱=4.93万元
全线采用太阳能供电本钱=4.93万元/处×
100处=493万元
本钱比拟
浪费1181.4-493=688.4万元
树立本钱降低:
688.4/1181.4x100%=58.3%
〔2〕浪费电费
浪费电费:
43800kWh/年,5年节电219000kWh,计22万元。
〔二〕社会效益
每熄灭1升汽油可发生2.4kg二氧化碳,实施全程监控每年浪费汽油32120升,每年可增加二氧化碳排放77吨。
5年来累计增加二氧化碳排放385吨。
经测算路途监控系统每套每天耗电1.2kWh、全线共布设100套,每年耗电43800kWh。
采用太阳能供电,每年浪费市电43800kWh,相当于增加规范煤1.314吨,增加排放二氧化碳3.44吨、二氧化硫11.7kg、氮氧化物9.72kg。
5年来该太阳能供电系统,累计浪费规范煤6.57吨,增加排放二氧化碳17.20吨、二氧化硫55.85kg、氮氧化物48.60kg。
运用实例
〔科技信息处〕
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