1、前言

隨著水運交通的迅速發展，船閘目前實現24小時運行，船閘遠方遠調站作為船閘的主要窗口對船員提供不間斷的過閘服務，而遠方調度站往往離船閘的中心區較遠，目前采用的供電方式主要有從附近鄉村直接供電或敷設專用線路供電，但是以上2種情況如出現線路突發故障均會使船閘遠調站不能運行造成船員無法登記過閘。本文通利用光伏建筑一體化( BIPV )技術在船閘遠調站安裝太陽能電站的方法提出了一種較好的解決方案，并對太陽能照明在船閘的應用做了具體詳細的分析。

2、船閘光伏電站系統原理及組成

船閘的遠方調度站往往市區較遠，常年陽光充足，光線無遮擋，這些條件為安裝太陽能光伏電站系統提供了保證。

2.1光伏系統的工作原理

光伏系統的工作原理圖

工作原理：白天，在光照條件下，太陽電池組件產生一定的電動勢，通過組件的串并聯形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統輸入電壓的要求。再通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉換而來的電能貯存起來。晚上，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進行供電。蓄電池組的放電情況由控制器進行控制，保證蓄電池的正常使用。光伏電站系統還應有限荷保護和防雷裝置，以保護系統設備的過負載運行及免遭雷擊，維護系統設備的安全使用。

2. 2光伏系統的組成

光伏系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜等設備組成。根據各船閘的實際情況可選擇安裝以下2種類型的光伏發電系統;

A.并網運行的光伏發電系統： 并網系統的特點是：太陽能電池板產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網。由于直接將電能輸入到電網，免除了蓄電池的配置，降低了系統的成本;且省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，充分利用太陽能電池板所發的電力，減少了能量的損耗。但另一方面，系統中需要配置專用的并網逆變器，以保證輸出的電能滿足電網電力對電壓、頻率等用電性能指標的要求。因為逆變器效率的問題，會有部分的能量損失。

系統概要圖

B.獨立光伏發電系統概要圖

獨立運行的光伏發電系統需要有蓄電池作為儲能裝置，它適用范圍廣，由于必須有蓄電池儲能裝置，所以整個系統的造價偏高。在增加相關設備后也可向商業電網供電。該系統的特點是 : 單一個體是一個獨立的系統，即使某一個體出現故障，不會影響其他個體，且不必架設配電源線路。但要求應用場所周圍沒有遮擋物，確保每一單體必須是接收陽光良好。

系統概要圖

根據船閘遠方調度站目前的運行狀況推薦一套船閘遠調站5KW太陽能獨立發電系統的主要配置說明。

以太陽能優先供電，當長時間陰雨天蓄電池電能不足時，立即自動切換至市電以保證負載供電不間斷，蓄電池電能恢復時自動切回。整個太陽能電站高較單晶硅電池組件5400W。電站由54塊100W高較單晶硅太陽能電池組件，3組每組18塊100W太陽能組件串陣列構成，系統電壓設計成220V系統，2V1000AH 55節，其為8串2V1000AH免維護電池組成，這樣可方便的安裝接線?？偣?路輸入控制器，控制器選用，DC220V 25A，電站總電流為21A左右，每路則為7A左右?？偣β蕿?400W。方陣工作電壓為275.2V，則蓄電池的電壓應為220.16V，如選用2V/1000AH蓄電池則為55組串聯。

主要設備配置清單：

項目名稱 型號 數量 備注

太陽能電池 100W/18V 54塊 5400W

控制器 DC220/25A 1臺

蓄電池 2V1000AH 55只

逆變器 DC220V/25KW 1臺

靜態轉換器 AC220V/25A 1臺

板支架 非標準 -

蓄電池支架 非標準 -

導線 若干 -

◆光伏發電系統的特點

沒有轉動部件，不產生噪音; 沒有空氣污染、不排放廢水;

沒有燃燒過程，不需要燃料; 維修保養簡單，維護費用低;

運行可靠性、穩定性好; 晶體硅太陽電池壽命可達到25年以上;

3、在船閘遠調站安裝方法

利用光伏建筑一體化( BIPV )技術將光伏器件與建筑材料集成化。比如，船閘遠調站屋頂、向陽的外墻甚至窗戶材料都用光伏器件來代替，則既能作為建材又能發電，可謂一舉兩得。建筑物的墻面和屋頂的PV組件的造型、色彩、建筑風格與建筑物結合，與周圍的自然環境整合，以期達到完美的協調。當然，對光伏器件來說，同時還應具備建材所要求的隔熱保溫、防水防潮、機械強度、電氣絕緣等性能，并要考慮安全可靠、便于施工、立面美觀等因素?？刂圃O備可配合遠方調度站的機房進行安裝。

3.1 電池板安裝原則

安裝方向

安裝太陽能電池板時，在北半球電池板面原則上應朝南略偏西，南半球應朝北略偏西，這是因為午后陽光較強，即使上午有霧，午后即可消散，下午也可以較好地接收太陽光。當然，實際安裝時，還需針對不同地區、不同單位的經濟條件等具體情況而定。

3.2 安裝角度

地理緯度不同，則太陽能電池板面與地面夾角亦有所不同，通常高緯度地區夾角大一些，低緯度地區夾角小一些(如淮安地區夾角一般為 35 °)，這樣才能最大限度地利用太陽光。