無(wú)人島無(wú)人值守觀測(cè)系統(tǒng)的配電規(guī)劃和建設(shè)

【摘要】本文以汕尾遮浪無(wú)人島綜合觀測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)要介紹了無(wú)人島供電配電規(guī)劃和建設(shè)。由于歷史的原因我國(guó)的無(wú)人島的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理處于相對(duì)比較薄弱，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，要開(kāi)發(fā)利用和管理海島資源、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋生態(tài)修復(fù)、防震減災(zāi)、維護(hù)國(guó)家領(lǐng)土主權(quán)，海島建設(shè)是我國(guó)海洋發(fā)展戰(zhàn)略必不可少的重要環(huán)節(jié)。海島建設(shè)首先要解決的問(wèn)題就是各種設(shè)備的供電配電問(wèn)題，為此我們?cè)诮ㄔO(shè)無(wú)人島的無(wú)人值守綜合觀測(cè)平臺(tái)過(guò)程中意在進(jìn)行一些探索性的嘗試。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；風(fēng)能；工程應(yīng)用

一、項(xiàng)目工程概況

汕尾遮浪島有一個(gè)無(wú)人小島，面積大約0.1平方公里，擬在小島上建設(shè)一套無(wú)人值守的綜合觀測(cè)平臺(tái)。規(guī)劃建設(shè)有自備清潔能源的供電配電系統(tǒng)、具有晝夜視頻監(jiān)控、微波雷達(dá)海浪海流觀測(cè)、水文氣象觀測(cè)、溫鹽觀測(cè)、無(wú)線遠(yuǎn)程圖像和數(shù)據(jù)傳輸控制等功能較為完善的綜合性觀測(cè)系統(tǒng)。

二、設(shè)備用電規(guī)劃

1.海況視頻監(jiān)控穩(wěn)定功率48W，安防視頻監(jiān)控設(shè)備穩(wěn)定功率40W，合計(jì)功率88W；

2.S波段測(cè)波雷達(dá)設(shè)備功率120W ；

3.水文觀測(cè)設(shè)備功率2W；

4. 氣象觀測(cè)設(shè)備功率2W；

5. 島上處理機(jī)設(shè)備和光通訊交換機(jī)，由于處理機(jī)采用功能強(qiáng)大用電損耗小的工控機(jī)，其功率合計(jì)20W；

6. 無(wú)線通訊設(shè)備的發(fā)射功率500mW，整機(jī)功率功率1W；

7.無(wú)線語(yǔ)音設(shè)備其用途不是全天候的，僅在需要時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音播放，因此只需考慮設(shè)備的待機(jī)功率為功率10W；

8.其他設(shè)備，本次溫鹽觀測(cè)設(shè)備和可選設(shè)備（光輻射測(cè)量、能見(jiàn)度測(cè)量、二氧化碳測(cè)量）沒(méi)有安裝，今后如果增加估算功率20W；島上設(shè)備綜合估算功率總計(jì)263W。

三、供電配電設(shè)計(jì)

島上供電配電根據(jù)用電設(shè)備進(jìn)行配置設(shè)計(jì)，設(shè)備用電功率263W，全天候24小時(shí)工作用電需求為6312W。

島上的供電配備以太陽(yáng)能發(fā)電為主風(fēng)力發(fā)電作為補(bǔ)充，太陽(yáng)能板配備32片，磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)1臺(tái)，免維充電蓄電池60只，風(fēng)能太陽(yáng)能互補(bǔ)控制器一臺(tái)，充放電控制器與逆變器一體機(jī)一臺(tái)。

每天發(fā)電量與耗電量計(jì)算：

單片太陽(yáng)能每天發(fā)電總功率：100W*4.5小時(shí)（汕尾地區(qū)每天光照時(shí)間）=450W，32片太陽(yáng)能板每天發(fā)電14400W。

增加風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)機(jī)（能）每天發(fā)電總功率：1200W*2（每天按2小時(shí)有效發(fā)電）=2400W。

太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量合計(jì)每天16800W，發(fā)電遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每天的耗電量6312W，因此設(shè)備每天用電可以自足。

電池儲(chǔ)能與每天用電需求計(jì)算：

儲(chǔ)能電池組可放電總功率：12V*100A*0.75（75%放電深度）*60節(jié)=54000W，與需求相比如果遇到極端惡劣天氣，電池可以維持島上設(shè)備用電8.5天。

電池充電計(jì)算：

每天發(fā)電與用電后多余的電量用于充電電池充電10488W，實(shí)際可充電為10488W*0.7（充電損耗30%）=7341.6W，用以60節(jié)電池充電54000W充滿，需要7.35天。

四、分析與結(jié)結(jié)論

通過(guò)以上的計(jì)算我們可以認(rèn)為：

1、無(wú)人島的供電設(shè)備可以滿足設(shè)備24小時(shí)全天候運(yùn)行。

2、在極端惡劣氣候條件下，儲(chǔ)能電池可以維持島上設(shè)備用電8.5天。

3、設(shè)備的多余電量可以給電池充電，且只需7.35天可將電池充滿。

根據(jù)以上計(jì)算和實(shí)際安裝運(yùn)行的設(shè)備工作情況，利用清潔能源在無(wú)人島建設(shè)過(guò)程中完全是一個(gè)可行的方法。本次項(xiàng)目的實(shí)施以及實(shí)際運(yùn)行的6個(gè)月的情況來(lái)看，項(xiàng)目完成了實(shí)時(shí)海況視頻監(jiān)控；海浪和海流信息實(shí)時(shí)觀測(cè)；水文氣象、潮位參數(shù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與查詢，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和控制等工作。做了一次非常有意義的探索，為海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警、維護(hù)海洋權(quán)益、決策制定提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭文峰，風(fēng)光電互補(bǔ)節(jié)能系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究，國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2005；