太阳能光伏系统在数据中心工程设计中的应用
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数据中心的绿色能源解决方案随着数字化时代的到来,数据中心的能源消耗成为了一项重大的环境和经济挑战。
在过去,数据中心主要依赖于传统能源,如煤炭和石油,这不仅对环境造成了巨大的压力,也使得能源成本居高不下。
因此,开发和使用绿色能源解决方案已成为数据中心行业的迫切需求。
一、需要绿色能源的原因1. 环境保护:传统能源的使用导致了大量的温室气体排放,对气候变化和空气质量造成了严重影响。
2. 能源可持续性:由于传统能源资源的有限性,保障数据中心的长期稳定运行成为了一个重要问题。
3. 能源成本:数据中心是高能耗行业,高额的能源成本成为了企业的负担。
二、绿色能源解决方案的选择与应用1. 太阳能:利用太阳能光伏发电技术,可以为数据中心提供可再生、经济实惠的能源。
安装太阳能电池板,将阳光转化为电能,为数据中心供电。
2. 风能:建造风力发电设备,将风能转化为电能,为数据中心提供清洁、可持续的能源。
3. 水能:利用水电站等水能发电设施,将水能转化为电能,为数据中心提供可靠的绿色能源。
4. 生物能源:利用生物质能、沼气等生物能源发电技术,为数据中心供应清洁、可再生的能源。
5. 能效改善:通过优化数据中心的硬件设备和运行管理,提高能源利用效率,减少能源浪费,以实现绿色节能。
三、绿色能源解决方案的挑战与应对措施1. 技术挑战:绿色能源解决方案的研发和应用需要技术的支持,对于一些新兴技术,仍然存在着成本高、效率低等问题。
需要加强研究和创新,降低技术门槛,提高可行性。
2. 经济挑战:由于绿色能源解决方案的初期投资较大,企业在采纳这些方案时可能面临经济困难。
政府可以通过减税、补贴等措施提供经济支持,鼓励企业采用绿色能源。
3. 能源网络建设:绿色能源的供给需要具备相应的能源网络设施,包括电力输送线路、充电桩等。
政府和企业可以共同合作,加大基础设施建设力度。
4. 能耗管理:数据中心应加强能耗管理,通过引入智能设备、优化机房布局等方式,降低能源消耗,提高数据中心的能效。
光伏设计系统的特点、使用方法及设计原则介绍一、光伏设计系统特点1.多场景适应光伏设计系统可以适应不同的场景和需求。
无论是屋顶光伏系统、地面光伏电站还是光伏农业项目,都可以通过该软件进行设计和优化。
同时,它还可以考虑不同的气候条件、地理位置和电网要求,确保系统在各种环境下都能够正常运行和发电。
2.可视化展示软件提供直观的可视化界面,使用者能够清晰地了解光伏系统的设计和性能。
可以模拟不同设计方案,构建不同设计模型,验证设计的可行性,及时调整和改进。
3.数据支持光伏设计系统可以利用大量的数据进行设计和优化。
它可以通过接入气象数据、地形数据、电网数据等,对系统进行精确的模拟和分析。
这样可以更准确地评估系统的发电潜力、电网接入能力和经济效益,为用户提供科学的决策依据。
4.用户友好光伏设计系统注重用户体验,提供简洁、直观的操作界面和交互方式。
用户可以通过图形化界面输入和修改参数,查看系统的设计结果和优化方案。
同时,软件还可以生成详细的设计报告和技术文档,方便用户进行审核和备案。
二、使用方法1.联系目标客户,收集相关资料;2.使用卫星测绘,线上获取实地面积等数据,并生成报告和报价清单;3.借助投融资表,进一步确认项目投资后的收益情况,和客户详细沟通;4.借助设计功能快速生成设计方案,模拟实地光照、阴影情况;5.和客户沟通设计方案,及时调整和修改;6.材料采购后施工,跟进施工情况,分析施工进度并调整,确保及时完成。
三、光伏设计原则1.最大程度地利用太阳能光伏电站的主要目的是利用太阳能,因此,设计的首要原则是最大化太阳能的吸收和利用。
2.高效低耗光伏电站应具备高效率和低能耗的特点,以确保在转换和传输过程中的能源损失最小化。
3.安全可靠设计过程中必须考虑电站的安全性和可靠性,确保其在各种环境条件下都能稳定运行。
4.环保美观光伏电站的建设应尽量减少对环境的破坏,同时在设计和布局上应考虑美观因素。
四、总结光伏设计系统是一款功能全面的系统软件,能够帮助光伏公司快速生成设计方案,精准管理每位客户的资料和施工信息,提高工作效率,降低工作难度。
太阳能光伏领域中的大数据分析与预测技术随着全球对可再生能源的需求不断增长,太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了越来越多的关注。
然而,太阳能光伏发电的效率和可靠性仍然是一个挑战。
为了解决这个问题,大数据分析与预测技术在太阳能光伏领域得到了广泛应用。
大数据分析是指通过收集、存储和分析大量的数据来发现隐藏在其中的模式、关联和趋势。
在太阳能光伏领域,大数据分析可以帮助我们更好地了解太阳能光伏系统的运行情况,从而提高其效率和可靠性。
首先,大数据分析可以帮助我们监测太阳能光伏系统的性能。
通过收集太阳能光伏系统中各个组件的数据,比如温度、光照强度和电流等,我们可以实时监测系统的运行状况。
通过对这些数据进行分析,我们可以发现系统中存在的问题,比如组件损坏或故障,从而及时采取措施修复或更换。
这样可以避免系统因为故障而停止发电,提高系统的可靠性和稳定性。
其次,大数据分析可以帮助我们优化太阳能光伏系统的布局和设计。
通过收集不同地区的气象数据、地形数据和土地利用数据等,我们可以利用大数据分析技术来模拟和预测太阳能光伏系统的发电潜力。
通过对这些数据进行分析,我们可以确定最佳的太阳能光伏系统布局和设计,从而最大限度地利用太阳能资源,提高系统的发电效率。
此外,大数据分析还可以帮助我们预测太阳能光伏系统的发电量。
通过收集历史的气象数据和太阳能光伏系统的发电数据,我们可以建立预测模型来预测未来的发电量。
这样可以帮助我们更好地规划电网的运行,提前做好电力调度和储能安排,从而确保电力供应的稳定性。
然而,要实现太阳能光伏领域中的大数据分析与预测技术,还面临着一些挑战。
首先,数据的收集和处理是一个复杂而繁琐的过程。
太阳能光伏系统中涉及的数据种类繁多,而且数据量庞大。
如何高效地收集和处理这些数据是一个需要解决的问题。
其次,数据的质量和准确性也是一个关键因素。
如果数据存在误差或缺失,那么分析和预测的结果就会受到影响。
因此,确保数据的质量和准确性是非常重要的。
新能源在数据中心供电中的应用状况如何在当今数字化时代,数据中心的重要性日益凸显。
它们如同信息的“大脑”,存储、处理和传输着海量的数据。
然而,数据中心的高能耗问题一直是个挑战。
为了实现可持续发展和降低运营成本,新能源在数据中心供电中的应用逐渐受到关注。
新能源,通常指太阳能、风能、水能、生物能等可再生能源。
这些能源具有清洁、环保、可持续的特点,与传统的化石能源相比,对环境的影响较小。
那么,它们在数据中心供电中的应用状况究竟如何呢?太阳能在数据中心供电中的应用已经取得了一定的进展。
太阳能光伏发电系统通过将阳光转化为电能,为数据中心提供部分电力支持。
一些数据中心在建筑物屋顶或者周边空地安装了大量的太阳能电池板。
在阳光充足的条件下,这些太阳能电池板能够产生可观的电能。
不过,太阳能发电也存在一些局限性。
其发电效率受到天气、季节和地理位置等因素的影响,存在不稳定性和间歇性。
在夜间或者阴雨天气,太阳能发电的输出可能会大幅减少,无法满足数据中心持续稳定的电力需求。
风能作为另一种常见的新能源,也在数据中心供电领域有所尝试。
风力发电系统利用风力驱动涡轮机旋转,进而产生电能。
在一些风力资源丰富的地区,数据中心会考虑建设风力发电设施。
然而,风能同样具有不稳定性,风速的变化会导致电能输出的波动。
此外,风力发电设备的安装和维护成本相对较高,也限制了其在数据中心供电中的广泛应用。
水能在数据中心供电中的应用相对较少。
虽然水力发电是一种成熟的能源利用方式,但由于数据中心通常建设在城市或工业园区,附近往往缺乏可利用的大规模水资源和水利设施。
生物能在数据中心供电中的应用则主要集中在生物质发电和生物燃料方面。
生物质发电通过燃烧农作物秸秆、木材废料等生物质材料来产生电能。
然而,这种方式在收集和运输生物质材料方面存在一定的困难,而且燃烧过程中可能会产生一定的污染物。
除了上述几种常见的新能源形式,还有一些新兴的能源技术正在探索应用于数据中心供电。
数据中心的节能与环保解决方案近年来,随着云计算和大数据的快速发展,数据中心的能源消耗和环境影响日益凸显。
致力于节能和环保的解决方案成为了数据中心运营商和管理者的当务之急。
本文将探讨一些可行的节能与环保解决方案,旨在降低数据中心的能源消耗并减少对环境的负面影响。
一、效率优化提高数据中心的能源效率是减少能源消耗的首要目标。
以下措施可有效实现这一目标:1. 服务器虚拟化:通过将多台服务器运行在一台物理服务器上,减少了硬件设备的数量和能量消耗,提高了整体能源利用率。
2. 利用闲置资源:将处于闲置状态的服务器或设备重新分配或开启,充分利用资源,减少因闲置造成的能源浪费。
3. 优化数据中心架构:通过重新设计和规划数据中心的布局,合理配置设备、冷却和供电系统的位置,减少能源损失和传输损耗。
二、绿色能源数据中心大量依赖于电力供应,通过采用可再生能源来驱动数据中心是减少环境影响的有效途径:1. 太阳能发电:在数据中心的建筑物屋顶或附近建设太阳能光伏电池板,利用阳光转化为电能,减少对传统电力的依赖。
2. 风能发电:选择建立在风力资源丰富地区的数据中心,通过风能发电系统供电,实现绿色、可再生的能源使用。
3. 生物质能源:利用农作物残渣或废弃物等可再生资源生产生物质燃料,作为数据中心的能源供应,减轻对传统能源的需求。
三、节能设备采用节能设备是提高数据中心能源利用效率的关键措施:1. 高效服务器:选择能效比较高的服务器产品,如能量性能比(PPUE)高的服务器,降低服务器运行时的耗能。
2. 节能冷却系统:采用与数据中心规模相匹配,且能够动态调节供冷量的冷却设备,优化冷却系统的运行效率。
3. 省电照明系统:采用LED灯具替代传统照明系统,有效减少数据中心的整体用电量,提高照明效果。
四、热回收与冷热分离数据中心产生大量的余热,通过回收利用这些余热可进一步提高能源利用效率:1. 热回收:采用热交换器等装置将服务器产生的余热回收,用于供暖或其他用途,最大限度地减少热能的浪费。
企业管理中的绿色能源应用随着全球气候变化和环境问题日益严重,企业管理正逐渐转向绿色能源应用,以减少对环境的影响并提高企业形象。
绿色能源是指可再生资源和清洁能源,如太阳能、风能、水能等。
在企业管理中,绿色能源应用可以带来许多好处,包括降低能源成本、减少碳排放、提高员工士气等。
首先,绿色能源应用可以帮助企业降低能源成本。
传统能源价格不断上涨,而绿色能源资源却取之不尽、用之不竭。
通过投资绿色能源技术,企业可以减少对传统能源的依赖,从而降低能源成本并提高企业的盈利能力。
例如,企业可以通过安装太阳能板来利用太阳能资源,减少对电力公司的依赖,从而降低能源成本。
其次,绿色能源应用可以帮助企业减少碳排放。
碳排放是导致全球气候变化的主要原因之一。
通过采用绿色能源技术,企业可以减少对化石燃料的燃烧,从而减少碳排放。
例如,企业可以选择使用风能或水能等清洁能源来发电,而不是使用煤炭或石油等化石燃料。
这不仅有助于减少碳排放,还有助于提高企业的社会责任形象。
此外,绿色能源应用还可以提高员工士气。
员工越来越关注环境保护和可持续发展,他们更愿意为一家注重环境保护的企业工作。
通过采用绿色能源技术,企业可以向员工展示其对环境保护的承诺,从而提高员工士气和工作满意度。
例如,企业可以通过建立绿色能源设施,如太阳能板或风力发电机,来展示其对环境保护的承诺。
绿色能源应用在企业管理中具有重要意义。
它可以帮助企业降低能源成本、减少碳排放并提高员工士气。
因此,企业管理应该积极采用绿色能源技术,以实现可持续发展并提高企业的竞争力。
在未来的企业管理中,绿色能源应用将成为一种趋势,企业应该尽快行动,抓住机遇,为环境保护和可持续发展做出贡献。
绿色能源在企业管理中的应用案例分析在企业管理中,绿色能源的应用不仅可以提高企业的环境表现,还可以带来经济效益和社会效益。
以下是几个绿色能源在企业管理中的应用案例,以进一步说明绿色能源的潜力和价值。
案例一:太阳能光伏系统在商业建筑中的应用一家大型购物中心决定在其屋顶安装太阳能光伏系统。
绿色数据中心建设方案一、选址与布局1、气候条件选择气候适宜的地区,优先考虑温度较低、湿度适中、空气质量良好的地点。
这样可以减少冷却系统的负担,降低能耗。
2、能源供应靠近可再生能源发电设施,如风力发电场、太阳能电站等,以获取清洁、稳定的电力供应。
3、建筑布局优化数据中心的建筑布局,采用高效的热通道和冷通道隔离设计,确保冷空气能够有效地流经设备,热空气能够顺利排出,减少冷热空气混合导致的能源浪费。
二、基础设施优化1、高效冷却系统采用先进的冷却技术,如液冷、背板冷却等,替代传统的风冷方式。
液冷技术能够更有效地带走设备产生的热量,提高冷却效率,降低能耗。
2、节能空调系统选用能效比高的空调设备,并结合智能控制系统,根据室内外温度和设备负载动态调整制冷量,避免过度制冷。
3、电力系统采用高效的不间断电源(UPS)系统,提高电源转换效率。
同时,合理规划电力布线,减少线路损耗。
三、设备选型与管理1、服务器与存储设备选择节能型的服务器和存储设备,关注其能耗指标和性能效率。
采用虚拟化技术,整合服务器资源,提高设备利用率,减少物理设备数量。
2、网络设备选用低功耗的网络交换机、路由器等设备,并支持智能节能模式,在低负载时自动降低能耗。
3、设备监控与维护建立完善的设备监控系统,实时监测设备的运行状态和能耗情况。
定期进行设备维护和更新,确保设备始终处于高效运行状态。
四、能源管理与可再生能源利用1、能源监测与分析安装能源监测仪表,对数据中心的能耗进行实时监测和分析,找出能耗高的环节和设备,采取针对性的节能措施。
2、可再生能源整合在数据中心屋顶和周边空地安装太阳能光伏板,利用太阳能发电。
同时,考虑配置储能系统,将多余的电能储存起来,以备不时之需。
3、能源效率指标(PUE)管理设定明确的 PUE 目标,并将其纳入绩效考核体系,激励团队不断优化能源管理,降低 PUE 值。
五、智能化管理系统1、自动化运维采用自动化运维工具,实现设备的自动配置、故障诊断和恢复,减少人工干预,提高运维效率。
如何利用能源管理提高数据中心运营效率在当今数字化的时代,数据中心已成为企业和社会运转的核心基础设施。
然而,随着数据中心规模的不断扩大和业务的日益复杂,其能源消耗也呈指数级增长。
高昂的能源成本、对环境的影响以及能源供应的稳定性等问题,都给数据中心的运营带来了巨大的挑战。
因此,如何有效地进行能源管理,提高数据中心的运营效率,已成为摆在我们面前的一个重要课题。
首先,我们需要了解数据中心的能源消耗构成。
数据中心的能源消耗主要包括 IT 设备(如服务器、存储设备等)、制冷系统、供电系统以及照明和辅助设施等。
其中,IT 设备的能耗通常占总能耗的 40%至50%,制冷系统的能耗约占 30%至 40%,供电系统的能耗约占 10%至20%,照明和辅助设施的能耗相对较小。
要实现有效的能源管理,第一步是进行精确的能源监测和计量。
通过安装智能电表、传感器等设备,实时采集数据中心各个环节的能源消耗数据。
这些数据不仅包括能耗的总量,还应包括能耗的分布、峰谷值等详细信息。
只有掌握了准确而全面的数据,我们才能深入分析能源消耗的规律和问题所在。
在有了数据的支持后,我们可以进行能源效率评估。
常见的评估指标包括 PUE(电源使用效率)、DCiE(数据中心基础设施效率)等。
PUE 是指数据中心总能耗与 IT 设备能耗的比值,越接近 1 表示能源利用效率越高。
DCiE 则是 IT 设备能耗与数据中心总能耗的比值,与PUE 互为倒数。
通过定期计算和分析这些指标,我们可以直观地了解数据中心的能源利用状况,并与同行业的先进水平进行对比,找出差距和改进的方向。
优化 IT 设备的运行是提高能源效率的关键之一。
一方面,可以采用虚拟化技术,将多个物理服务器整合为一个虚拟服务器集群,从而减少服务器的数量,降低能耗。
另一方面,合理调整服务器的负载,避免某些服务器过度负载而另一些服务器闲置,提高服务器的整体利用率。
此外,及时更新和淘汰老旧的、能耗高的 IT 设备,选用能效比更高的新型设备,也是降低能耗的有效措施。
数据中心在工程项目中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:
1. 数据存储与管理:工程项目通常会产生大量的设计文件、施工图纸、合同文档、进度计划等各种数据资料,数据中心可以提供可靠的数据存储和管理服务,确保数据的安全性、完整性和可靠性。
2. 协作与沟通:数据中心可以支持团队成员之间的协作与沟通,通过共享平台、在线会议等功能,促进项目各方之间的信息交流和合作,提高工程项目的执行效率和协同能力。
3. 资源调配与监控:数据中心可以帮助项目经理和相关人员对项目资源进行有效的调配和监控,包括人力资源、物资采购、设备调度等,从而提高资源利用效率和项目执行效果。
4. 信息分析与决策支持:通过数据中心收集和整理项目执行过程中的各种数据,可以进行信息分析和数据挖掘,为项目管理者提供决策支持和预测分析,帮助其更好地制定项目策略和应对风险。
5. 安全与备份:数据中心可以提供数据的安全备份和恢复机制,确保项目数据不会因意外事件而丢失,保障项目信息的安全性和可靠性。
6. 环境监测与管理:对于一些工程项目,特别是涉及到环境影响评
价的项目,数据中心可以用于监测环境数据,进行数据分析,并支持环境管理决策。
总的来说,数据中心在工程项目中的应用可以帮助项目团队更好地管理信息、协作工作、优化资源、提高效率,从而推动工程项目的顺利实施和成功完成。
光伏在数据中心冷却系统的创新设计案例随着数字化时代的到来,数据中心的需求日益增加,而数据中心的运行需要大量的电力供应和强大的冷却系统来保持设备的正常工作。
然而,传统的冷却系统不仅能耗巨大,而且对环境也产生了负面影响。
为了解决这一问题,一种基于光伏的创新设计方案应运而生,旨在提高数据中心的冷却效率和环境可持续性。
该创新设计方案利用光伏技术将太阳能转化为电能来供应数据中心的冷却系统。
光伏板安装在数据中心的屋顶或墙壁上,通过吸收太阳能并将其转化为直流电。
这些光伏板与数据中心的冷却系统相连接,直接将太阳能转化的电能供给冷却系统的运行。
在正常工作情况下,光伏板可以提供大部分或者全部的电力需求,减少对传统电力的依赖,从而降低了数据中心的运行成本和对能源的消耗。
除了减少能源消耗,光伏冷却系统还具有其他许多优点。
首先,光伏板的安装位置可以根据数据中心的布局进行灵活调整,最大限度地利用光能资源。
其次,由于光伏板的操作不需要任何燃料燃烧,因此减少了CO2的排放,对环境的污染也大大减少了。
再次,该设计方案可以在停电或紧急情况下继续为数据中心提供电力,提高了系统的可靠性和稳定性。
然而,光伏在数据中心冷却系统的创新设计方案还面临一些挑战。
首先,由于太阳能的稳定性和可变性,光伏板并不能始终提供稳定的电力输出。
在云天气等情况下,光伏系统的输出会受到一定影响。
因此,在该设计方案中,需要配备适当的储能设备,以便在光伏板产生的电力不足时提供电力补充。
其次,光伏板的维护也需要一定的技术和人力成本,需要定期清洁和维护,以确保其正常运行。
针对这些挑战,可以采取一些创新措施来进一步提高光伏在数据中心冷却系统中的应用效果。
例如,可以结合能源存储技术,将部分光伏板发电的电能储存起来,以备不时之需。
此外,还可以利用智能控制系统,根据光伏系统的输出情况自动调整冷却系统的负载,以充分利用光伏能源。
综上所述,基于光伏的创新设计方案对于数据中心冷却系统的提升至关重要。
太阳能光伏系统在数据中心工程设计中的应用广东省电信规划设计院有限公司建筑设计研究院摘要进入21世纪以来,人类社会正面临着一系列重大的挑战。
全球经济发展,人口迅速增加,使人类对能源的需求量不断增加。
在过去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是矿物燃料。
按目前探明的储藏与开发速度的比例计算,到本世纪中叶,人类必将面临矿物燃料枯竭的局面。
为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应,必须实施可持续发展战略,逐步改变现有的能源结构,大力开发利用新能源。
在新能源中,公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能光伏发电。
目前在我国,太阳能光伏发电多应用于路灯、住宅等用电负荷小、光伏发电输出功率较低的场合,而大型的光伏系统,如鸟巢体育馆等案例则数量较少。
在数据中心使用太阳能光伏系统在我国则基本为空白。
基于此现状,本文阐述了华南某数据中心太阳能光伏系统的设计,为类似的工程设计提供了参考。
关键词太阳能光伏系统光伏组件光伏方阵太阳能控制器蓄电池逆变器引言近几年来,我国光伏产业经历了高速发展期。
特别是在2007年,我国光伏产业呈现出爆发式增长,使得我国一跃成为全球第一大生产国。
另外,高纯多晶硅技术以及其他许多关键生产技术装备的研发和国产化工作也取得了长足的发展。
在太阳能光伏系统应用的范围上,我国仍与发达国家存在差距。
以日本为例,工厂、学校、商业建筑、政府大楼、住宅等建筑都已大量应用太阳能光伏系统。
而在欧美,已有部分数据中心开始应用太阳能光伏系统,其中美国凤凰城新建的数据中心安装了占地11英亩的光伏方阵,输出功率达4.5MW。
目前,我国在数据中心应用太阳能光伏系统的案例极少,其原因较为复杂,最重要的一点是数据中心用电负荷大,且对供电等级要求较高。
鉴于此,本设计中的光伏系统主要对数据中心的部分照明负荷进行供电,以达到环保节能又不影响数据中心设备供电安全的目的。
本文从太阳能光伏系统的原理、类型开始,详细阐述了太阳能光伏系统的组成,并以华南某数据中心的太阳能光伏系统的设计为例进行了具体说明。
1.太阳能光伏系统介绍1.1.太阳能光伏系统的原理太阳能光伏系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。
太阳能电池是光伏系统中最重要的一环,它是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
能产生光伏效应的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。
以晶硅为例说明原理:P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结;当光线照射太阳电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差;当外接电路连通时,P-N结将输出一定的功率。
输出的电能经逆变后可对交流负荷进行供电。
太阳能发电的主要优点在于:太阳能电池可以设置在房顶等平时不使用的空间,无噪音、寿命长,而且一旦设置完毕就几乎不要需要调整。
目前,太阳能的利用存在着巨大的发展空间,有关的技术有可能在未来几年内实现突破。
1.2.太阳能光伏系统的类型和特点(1)独立太阳能光伏系统(OFF-GRID PV SYSTEN)独立太阳能光伏系统与外部电网相隔离,与外部电网没有电能的交换。
独立太阳能光伏系统根据用电负荷的特点,可分为直流系统、交流系统和交直流混合系统等几种,其主要区别是系统中是否带有逆变器。
一般而言,独立太阳能光伏系统主要由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、交直流逆变器等部分组成。
独立太阳能光伏系统示意图见图1.1。
图1.1 独立太阳能光伏系统(2)并网太阳能光伏系统(ON-GRID PV SYSTEN)并网太阳能光伏系统与外部电网连接,与外部电网有电能的交换。
并网太阳能光伏系统可分为集中式大型并网光伏系统和分散式小型并网光伏系统。
大型并网光伏光伏电站的主要特点是所发电能被直接输送到电网上,由电网统一调配向用户供电;分散式小型并网系统将所发电能直接分配到用户的用电负载上,多余或不足的电力通过了解电网来调节。
并网太阳能光伏系统示意图见图1.2。
图1.2 并网太阳能光伏系统在本次设计中,将使用独立太阳能光伏系统,因此下文主要将围绕独立太阳能光伏系统展开。
1.3.太阳能光伏系统的发展太阳能光伏发电目前显现出以下发展趋势:(1)太阳能电池产量及装机容量快速增长太阳能光伏产业是世界发展速度最快的行业之一。
为实现能源和环境的可持续发展,世界各国均将太阳能光伏发电作为新能源与可再生能源发展的重点。
在各国政府的大力扶持下,世界太阳能光伏产业发展迅猛。
2000年以后,全球太阳能电池产量以年均40%左右的速度增长。
其中,中国的年增长率则高达100%以上。
2008年,中国超过了之前一直居全球市场份额首位的日本,成为全球第一大生产国。
(2)晶体硅光伏电池技术持续进步,薄膜光伏电池技术加快研发晶体硅光伏电池的效率在不断提高,而厚度在持续降低,从而使太阳能光伏系统的效率提升,成本降低。
另一方面,薄膜光伏电池的研发取得了新的进展,并开始积极推进生产线和示范项目的建设。
薄膜光伏电池作为一种新型光伏电池,由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产,因而具有广阔的市场前景。
据权威机构预测,市场对于薄膜光伏电池的需求增长速度将是传统硅片光伏电池的2倍。
随着大尺寸的玻璃基板薄膜光伏电池投入市场,将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统等的推广和普及。
工程概况设计要点2.系统构成独立太阳能发电系统由光伏组件、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。
如输出电源为交流220/380V,还需要配置逆变器。
各部分的作用为:光伏组件(太阳能电池板):光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。
其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
光伏组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
由若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的发电单元称为光伏方阵(太阳能电池组)。
太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电、过放电保护的作用。
在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。
其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
逆变器:在很多场合,都需要提供220/380V交流电源。
由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。
为能向220/380V AC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。
在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能等。
图2.1为独立太阳能光伏系统的结构图。
图2.1 独立太阳能光伏系统结构图3.计算4.系统设计方案本工程太阳能光伏系统结线图如图3.3所示:图3.3 太阳能光伏系统结线图总体说明1,本工程使用独立太阳能光伏系统。
2,为保证照明负荷供电不因太阳能光伏系统蓄电池电量耗完而中断,在末端配电箱安装太阳能/市电切换器,当蓄电池电压过低时切换至市电,确保照明供电不中断和蓄电池不过放损坏。
3,根据建筑专业规划,光伏方阵占用天面面积约150平方米。
由于天面有其他设备,因而把光伏方阵设置于大楼天面的南侧。
如图3.1所示(图中斜杠区域为光伏方阵区域):图3.1 光伏方阵区域4,负荷性质:由于太阳能供电稳定性不如市电和柴油发电机,而且功率不足以供给大型设备,因此本工程中太阳能光伏系统所供负荷为重要性等级较低,而且容量较小的本楼八层的照明负荷。
5.设备选型5.1.设备规格和配置根据建筑专业提供的光伏方阵占用面积计算太阳能光伏系统的容量和规模,得本工程的光伏设备配置如下:(1)光伏方阵选用1956x992x50(mm)/240Wp单晶硅光伏组件,8个光伏组件为一组串联,共7组并联,共56个光伏组件组成光伏方阵,占用天面面积约150平方米。
尖峰功率为13.4kW。
光伏组件额定输出电压:35V(2)太阳能深循环蓄电池单体2V/1000AH,共110个串联。
蓄电池组输出220V/1000AH。
放电深度>80%(3)太阳能控制器输入额定电压:DC220V额定电流:60A需具有防反充、保护蓄电池避免过充过放功能(4)逆变器额定功率:15kW输入额定电压:DC220V保护电池关机电压:88/176输出电压范围:三相380V±2%输出频率范围:50Hz/60Hz±0.05Hz逆变效率(80%阻性负载):>90%保护功能:电池反接保护、过载/短路保护、电池欠压保护、过温保护(5)太阳能/市电切换器额定电流:32A极数:4极具有欠压保护功能,避免电池过放造成损坏6.设备安装光伏方阵安装说明:⏹光伏组件的安装朝向为正南向。
⏹该数据中心的纬度约为北纬23度,为降低冬夏日光辐射量的差距,光伏组件的倾角设定为30度。
⏹光伏组件安装间距的确定原则是:冬至当天早9:00至下午3:00,后排光伏组件不应被前排光伏组件的影子所遮挡。
经计算,得光伏组件间距约为1.4m。
⏹光伏组件的安装示意图如图3.2所示。
图3.2 光伏组件安装示意图图3.2中表示了太阳能光伏系统各部分的结线设计,其中对开关、线缆都有了明确标注。
本工程太阳能光伏系统配电平面图如图3.4所示:图3.4 太阳能光伏系统配电平面图6.1.防雷接地光伏系统应符合以下防雷和接地保护的要求。
1,支架、紧固件等正常时不带电金属材料应采取等电位联结措施和防雷措施。
安装在天面层的光伏组件,采用金属固定构件时,每排(列)金属构件均应可靠联结,且与建筑物屋顶避雷装置有不少于两点可靠联结;若光伏组件采用非金属固定构件,并且不在屋顶避雷装置保护范围之内时,应单独加装避雷装置。
2,光伏组件应采取严格措施防直击雷和雷击电磁脉冲,防止建筑光伏系统和电气系统遭到破坏。
3,光伏系统除应遵守《建筑物防雷设计规范》GB50057 的相关规定外,还应根据《光伏(PV)发电系统过电压保护导则》SJ/T11127 的相关规定,采取专项过电压保护措施。
7.结论本文通过对华南某数据中心工程设计中的太阳能光伏系统的详细说明,给出了一个典型的数据中心太阳能光伏系统的整体结构和具体设计,为我国的类似工程提供了一个可供参考的案例。
从本工程中我们可归纳得到在数据中心应用太阳能光伏系统的必要条件,包括:1,天面有足够的面积可供安装光伏方阵,且四周不应有阻隔阳光的物体。
2,必须有足够面积和承重的太阳能电力电池室以放置设备和蓄电池组。
3,不宜在纬度过高的地区建设太阳能光伏系统。