关于太阳能在南海的利用及海水淡化的技术选择

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 05:37:49


关于太阳能在南海的利用及海水淡化的技术选择



       南海建设目前初具规模,接下来该是岛上建筑与设备的施工了。那么,对于岛上能源的选择,我认为太阳能是可选项之一。本人上一个工作是在一家太阳能企业负责太阳能热水工程的设计与施工,自认为对太阳能有一些了解。在此发一小文讨论南海的建设,本人实在才疏学浅,如有谬误,还请指出。

      前几天我在畅谈版子版军民融合技术探讨版块里看到这样一个帖子:《一个设想:海上太阳能光热电水联产平台》http://lt.cjdby.net/thread-2016894-1-1.html。本文由此展开。
      太阳能是一种特色鲜明的能源。它污染小,获得容易。太阳能的缺点之一是能量密度太低。常用的化石能源由大自然富集起来,从光辐射变成了煤炭石油。而太阳能则没有这个过程,它还是太阳光。人们要用到它还得把太阳能收集起来,提高它的能量密度。而正是太阳能是直接利用光辐射,它的优点也十分鲜明:无需购买海量的燃料,也无需燃料的储存、运输。由于没有燃料的运输,因此太阳能利用设施可以在远离电网、远离公路铁路的地方建设而无需担心燃料造成的高昂成本。换句话说,越是远离人类文明社会,太阳能的优势越明显,到了太空中这种优势更加明显。而南海岛屿,远离城市喧嚣的人间天堂,正是适合太阳能利用的地方。南海诸岛无论是从军事角度还是从经济角度来看,使用太阳能发电都是可行和必要的。

       现以以永暑岛为例,如图,永暑岛面积为2.2平方公里,假设光伏发电设施占地为200×200米,在图上占地为天蓝色方块。

蓝色方块为200×200米,紫色方块为125×125米光伏发电设施


永暑岛1.5兆瓦光伏发电方案


      一、工程概况
      工程所在地:三沙市永暑岛。经纬度:东经112°53'23.81",北纬  9°32'57.09"(来源为GOOGLE EARTH)海拔:0米。建筑结构为XXXX。

      二、设计所需参数:
      气候:永暑岛属热带海洋性季风气候,月平均温度在25至29℃之间,年平均降雨量约2800mm。(来源为百度百科)
年平均日照时数:以同纬度的胡志明市为参照。胡志明市年日照2500小时至2700小时(百度百科),永暑岛的年平均日照时数以2500小时计(日均6.85小时,这个数据与国内其他地方比已经非常高了,由于不知本数据来源是否可靠,以每日有效日照6小时计)。
(说点题外话,国内各地的气象资料都是有密级的。我同事打电话问本地气象局本地的气象资料,气象局说不能告知,让同事拿着单位介绍信去气象局办理相关事务。南沙诸岛的气象资料密级只能会更高。)
      水平面平均日太阳总辐照量(MJ/平方米·日):暂缺。由于永暑岛处于低纬度地区,推测为18 MJ/平方米·日。全年太阳入射角度变化不大也可直接在当地测量。
      其他气象资料:略

      三、设计依据:略

      四、可行性与技术原理
      技术可行性:中国太阳能产业的发展足以支撑南海光伏发电的建设。光伏发电早已商业化应用,2014年,我国太阳能光伏电池出口144亿美元。光伏发电在技术上是成熟的,历经多年应用,积累了大量的使用经验,培育了大批相关人才。
      经济可行性:本发电项目初始投资为XXXX万元。系统首年发电量328.5万度,在考虑衰减的情况下,系统在20年的生命周期内共发电5913万度,平均每年295.65万度。假设能源成本为1元/度,则该项目每年能节约能源成本295万元。项目投资回收期为XX年(本人原公司计算某项目投资回收时间为8年)。与此对比,1000KW的柴油机发电成本为1.5元/度。可见对比柴油发电,本系统具有明显的优势,不仅降低了费用,也减少了对后勤的依赖。以本系统运行首年发电328万度电计算,柴油发电机发电需要柴油639吨。
      技术原理:略

      五、总体方案
      本工程为离网型独立光伏系统,  采用单晶硅太阳能电池作为发电设备,与柴油发电机互为备份。

       永暑岛用电负荷:这个真没法算了,这都算纯粹的军事机密了吧。因为岛上不仅有民用设备,还有其他种类的设备,用电量无法用常规的方法算出。假设岛上建筑面积为5000平方米,以每平方米100W计算,永暑岛用电负荷为500KW。
光伏电池材料为单晶硅(砷化镓薄膜电池的转换率更高,国内也有厂家生产),按每平方米150W,每日日照时数6小时计算,在日照充足的情况下,每平方米每日发电900Wh,本方案为建设10000平方米的光伏电池阵列,产生的功率是1.5MW。年发电量为10000*150*6*365/1000=3285000Kwh,配合大容量的铅酸蓄电池和两台备用柴油发电机,足够永暑岛的电力消耗。
   
系统方案简图


网上找来的图,大家将就着看。。。



未完待续。。。

关于太阳能在南海的利用及海水淡化的技术选择


       南海建设目前初具规模,接下来该是岛上建筑与设备的施工了。那么,对于岛上能源的选择,我认为太阳能是可选项之一。本人上一个工作是在一家太阳能企业负责太阳能热水工程的设计与施工,自认为对太阳能有一些了解。在此发一小文讨论南海的建设,本人实在才疏学浅,如有谬误,还请指出。

      前几天我在畅谈版子版军民融合技术探讨版块里看到这样一个帖子:《一个设想:海上太阳能光热电水联产平台》http://lt.cjdby.net/thread-2016894-1-1.html。本文由此展开。
      太阳能是一种特色鲜明的能源。它污染小,获得容易。太阳能的缺点之一是能量密度太低。常用的化石能源由大自然富集起来,从光辐射变成了煤炭石油。而太阳能则没有这个过程,它还是太阳光。人们要用到它还得把太阳能收集起来,提高它的能量密度。而正是太阳能是直接利用光辐射,它的优点也十分鲜明:无需购买海量的燃料,也无需燃料的储存、运输。由于没有燃料的运输,因此太阳能利用设施可以在远离电网、远离公路铁路的地方建设而无需担心燃料造成的高昂成本。换句话说,越是远离人类文明社会,太阳能的优势越明显,到了太空中这种优势更加明显。而南海岛屿,远离城市喧嚣的人间天堂,正是适合太阳能利用的地方。南海诸岛无论是从军事角度还是从经济角度来看,使用太阳能发电都是可行和必要的。

       现以以永暑岛为例,如图,永暑岛面积为2.2平方公里,假设光伏发电设施占地为200×200米,在图上占地为天蓝色方块。

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2015-6-22 11:01 上传


蓝色方块为200×200米,紫色方块为125×125米光伏发电设施

永暑岛1.5兆瓦光伏发电方案

      一、工程概况
      工程所在地:三沙市永暑岛。经纬度:东经112°53'23.81",北纬  9°32'57.09"(来源为GOOGLE EARTH)海拔:0米。建筑结构为XXXX。

      二、设计所需参数:
      气候:永暑岛属热带海洋性季风气候,月平均温度在25至29℃之间,年平均降雨量约2800mm。(来源为百度百科)
年平均日照时数:以同纬度的胡志明市为参照。胡志明市年日照2500小时至2700小时(百度百科),永暑岛的年平均日照时数以2500小时计(日均6.85小时,这个数据与国内其他地方比已经非常高了,由于不知本数据来源是否可靠,以每日有效日照6小时计)。
(说点题外话,国内各地的气象资料都是有密级的。我同事打电话问本地气象局本地的气象资料,气象局说不能告知,让同事拿着单位介绍信去气象局办理相关事务。南沙诸岛的气象资料密级只能会更高。)
      水平面平均日太阳总辐照量(MJ/平方米·日):暂缺。由于永暑岛处于低纬度地区,推测为18 MJ/平方米·日。全年太阳入射角度变化不大也可直接在当地测量。
      其他气象资料:略

      三、设计依据:略

      四、可行性与技术原理
      技术可行性:中国太阳能产业的发展足以支撑南海光伏发电的建设。光伏发电早已商业化应用,2014年,我国太阳能光伏电池出口144亿美元。光伏发电在技术上是成熟的,历经多年应用,积累了大量的使用经验,培育了大批相关人才。
      经济可行性:本发电项目初始投资为XXXX万元。系统首年发电量328.5万度,在考虑衰减的情况下,系统在20年的生命周期内共发电5913万度,平均每年295.65万度。假设能源成本为1元/度,则该项目每年能节约能源成本295万元。项目投资回收期为XX年(本人原公司计算某项目投资回收时间为8年)。与此对比,1000KW的柴油机发电成本为1.5元/度。可见对比柴油发电,本系统具有明显的优势,不仅降低了费用,也减少了对后勤的依赖。以本系统运行首年发电328万度电计算,柴油发电机发电需要柴油639吨。
      技术原理:略

      五、总体方案
      本工程为离网型独立光伏系统,  采用单晶硅太阳能电池作为发电设备,与柴油发电机互为备份。

       永暑岛用电负荷:这个真没法算了,这都算纯粹的军事机密了吧。因为岛上不仅有民用设备,还有其他种类的设备,用电量无法用常规的方法算出。假设岛上建筑面积为5000平方米,以每平方米100W计算,永暑岛用电负荷为500KW。
光伏电池材料为单晶硅(砷化镓薄膜电池的转换率更高,国内也有厂家生产),按每平方米150W,每日日照时数6小时计算,在日照充足的情况下,每平方米每日发电900Wh,本方案为建设10000平方米的光伏电池阵列,产生的功率是1.5MW。年发电量为10000*150*6*365/1000=3285000Kwh,配合大容量的铅酸蓄电池和两台备用柴油发电机,足够永暑岛的电力消耗。
    系统方案简图

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2015-6-22 02:49 上传


网上找来的图,大家将就着看。。。


未完待续。。。


接上文

太阳能光伏发电系统的设计
白天,在有太阳光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池阵列,使得阵列电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。逆变器将直流电转换成交流电,供使用交流电压的负载使用。

系统设计时必须首先收集到以下数据
1)安装地区的日光辐射能量数据;(上文已做出推测,水平面辐照量为18兆焦/平方米);当地日照时数(上文以胡志明市为参照,取值为6小时)
2)系统的负载功率;(上文已推测为500KW)
3)系统输出电压的类型(直流还是交流)和数值;
4)系统每天需要工作的时间;舀驦为12小时
5)最长连续阴雨天数,系统需连续供电的天数;(暂缺,取值为15天)

1.蓄电池组容量的计算:

该公式来自光伏发电站设计规范(GB 50797-2012),计算结果为157500KWh,以每块12V150Ah电池每天放电12小时计,共需12V150Ah电池7292块。
2.蓄电池串并联数计算:略,

3.太阳能电池阵列设计:略

太阳能电池阵列安装:
光伏板摆放角度:
方位角:0°(即正南方向)
倾斜角:9°(即当地纬度)
自动追踪:无,即固定式安装。

太阳电池组件安装于屋面,为更好利用太阳辐照,建议负责建筑及结构的单位做单坡屋面、可上人屋面,屋面尽量无遮挡。安装面积约1.2万平方米。如果屋面安装面积不足,则可安装于岛上其他合适地点。为方便维护与检修,太阳电池组件通道宽度不少于500mm。为便于管理,每块太阳电池都做独立编号。
组件的防雷措施:略。
防台风及其他防护措施:略。
未尽事宜依照国家相关法律、标准与规范办理

接上文

太阳能光伏发电系统的设计
白天,在有太阳光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池阵列,使得阵列电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。逆变器将直流电转换成交流电,供使用交流电压的负载使用。

系统设计时必须首先收集到以下数据
1)安装地区的日光辐射能量数据;(上文已做出推测,水平面辐照量为18兆焦/平方米);当地日照时数(上文以胡志明市为参照,取值为6小时)
2)系统的负载功率;(上文已推测为500KW)
3)系统输出电压的类型(直流还是交流)和数值;
4)系统每天需要工作的时间;舀驦为12小时
5)最长连续阴雨天数,系统需连续供电的天数;(暂缺,取值为15天)

1.蓄电池组容量的计算:

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2015-6-28 10:37 上传


该公式来自光伏发电站设计规范(GB 50797-2012),计算结果为157500KWh,以每块12V150Ah电池每天放电12小时计,共需12V150Ah电池7292块。
2.蓄电池串并联数计算:略,

3.太阳能电池阵列设计:略

太阳能电池阵列安装:
光伏板摆放角度:
方位角:0°(即正南方向)
倾斜角:9°(即当地纬度)
自动追踪:无,即固定式安装。

太阳电池组件安装于屋面,为更好利用太阳辐照,建议负责建筑及结构的单位做单坡屋面、可上人屋面,屋面尽量无遮挡。安装面积约1.2万平方米。如果屋面安装面积不足,则可安装于岛上其他合适地点。为方便维护与检修,太阳电池组件通道宽度不少于500mm。为便于管理,每块太阳电池都做独立编号。
组件的防雷措施:略。
防台风及其他防护措施:略。
未尽事宜依照国家相关法律、标准与规范办理
永暑岛的红色轮廓怎么上传后变得不显眼了,明天我把图层颜色换成黄色


柴油发电机燃气轮机,肯定是,太阳能风能做补充。

柴油发电机燃气轮机,肯定是,太阳能风能做补充。
技术贴支持一个,如果光能发电能大规模应用于南海的岛屿,那画面真美。。。。
凉拌春秋 发表于 2015-6-22 08:21
柴油发电机燃气轮机,肯定是,太阳能风能做补充。
这样发电机组是否太复杂?是互为冗余还是互为补充?独立的柴燃机组和风/光机组能否单独供应全岛用电需求?

全岛用电,应该有平时运行负荷和高强度运行负荷的区别,平时和战时肯定不同。

本人看来,将来南海必有一战,此战可决定中华未来200年的世界影响力。
太阳能是效率最低的发电手段之一,而且并不环保,无非是将污染链前移而已——太阳能电池板的制造本身就是高污染的,既然污染并不小——当然这是次要原因,关键是效率又十分的低下,会大面积占用岛礁那寸土寸金的宝贵陆地面积,我强烈反对楼主这种键盘政治局&键盘设计师脑洞大开的点子,南海岛礁,规模小,就用当前的柴油发电,这点后勤压力对于当前我兔来说算不上什么,规模大了,完全可以上个小型核电——核电所带来的热污染以及潜在的核泄漏风险,在内陆是灾害性的,但在岛礁完全可以忽略不计
商业化的小型移动核能发电站最合适。
太阳能是效率最低的发电手段之一,而且并不环保,无非是将污染链前移而已——太阳能电池板的制造本身就是高 ...
大家来论坛就是来敲键盘来了,本来就都是普通的军迷。真要是相关部门制定的方案谁敢发到这里来?动不动就说人家是键盘设计师,你在这打这么多字难道就不是键盘?
这样发电机组是否太复杂?是互为冗余还是互为补充?独立的柴燃机组和风/光机组能否单独供应全岛用电需求 ...
大岛燃气轮机其他补充备份。
说笑了,南海不可能发生中美海战,美国是域外国家,所以只能用超然的航行自由做裁判状。
以进攻作为防守的目的是试探是消耗是阻碍,可不是自己撸袖子上去热战
凉拌春秋 发表于 2015-6-22 09:55
大岛燃气轮机其他补充备份。
说笑了,南海不可能发生中美海战,美国是域外国家,所以只能用超然的航行自 ...
哦,我的意思不是中美海战,而是中国攥紧拳头砸碎周边那几只猴子狒狒,免得不听话,这些货背后的主子不就是美国人么。

大国之间爆发战争……得不偿失。
大家来论坛就是来敲键盘来了,本来就都是普通的军迷。真要是相关部门制定的方案谁敢发到这里来?动不动就 ...
我和楼主当然有区别,至少我会动脑子,正反两面思考一项政策或者工程是否合理,不像某些人,脑洞一开,就上来发个“惊为天人、空前绝后”的建议,仿佛全中国最愚蠢的人都当上了领导人和行业专家,最最最最聪明没有之一的人——就是某些开脑洞的人,却在键盘前上网,这……定体问,或最输,汝陷思,然并卵
哦,我的意思不是中美海战,而是中国攥紧拳头砸碎周边那几只猴子狒狒,免得不听话,这些货背后的主子不就 ...
大家都是文明人,美国大兵来了可是要Hi的。要有自信,中国去是主持公道,保护生态的,是王师
楼主应该设计太阳能温室大棚  顶层发电  中下层种菜种水果。。。。
我和楼主当然有区别,至少我会动脑子,正反两面思考一项政策或者工程是否合理,不像某些人,脑洞一开,就 ...
楼主也没说自己的想法就是空前绝后吧。人家只是根据自己从业的知识谈谈自己的想法而已。论坛嘛,能看就看,不能看就跳过去。你倒是挺激动的。问一下,你不会是女的吧?
我非常支持楼主的思考
也希望超大的讨论氛围能够更好一些 对于建设性的思考可以提意见,讲道理,觉得不对可以批驳,但是不要冷嘲热讽,不要用一些挖苦讽刺的语言。

我对太阳能在南海岛屿的使用,比较担心的是占地面积问题。所以很可能只是小批量使用作为补充。风电机组可以建在海上,需要占用的岛屿陆地面积较小,可能比太阳能更加适合大面积使用。太阳能可以做一些灵活的补充。战备电源则必须依靠燃料发电。
这么大面积的光伏设备得考虑防台风,另外可以用多种发电模式,如果太阳大,比如用聚光镜配斯特林发动机发电单位能量利用率比光伏电池高
太阳能蒸馏获取淡水可能效率不如反渗透膜获取淡水效率高
能不能把光电和养鱼结合起来,在海面上搞,但主体还是柴电,沼电
为什么一说到太阳能大家就想到光电转换?在南海那种地方,太阳能海水淡化不能用太阳灶烧开海水收集蒸馏水吗?简单高效无污染,维护还方便,顺便还能煮个泡面啥的…
楼主的章节编排好像是在写可行性研究报告。
从原理图上看,太阳能的利用效率很低啊,完全是柴油发电机的备份呐。
哥是好女人 发表于 2015-6-22 10:18
我非常支持楼主的思考
也希望超大的讨论氛围能够更好一些 对于建设性的思考可以提意见,讲道理,觉得不对 ...
占地问题,能放屋面的尽量放在屋面,为便于维护及防台风,建筑屋面应为可上人屋面,需要向结构专业提资。
zhongyu 发表于 2015-6-22 10:22
太阳能蒸馏获取淡水可能效率不如反渗透膜获取淡水效率高
我还没写完呢海水淡化用反渗透法。
仅仅是写海水淡化就花了我两天时间,整理完我就发上来
电磁弹射器 发表于 2015-6-22 10:44
从原理图上看,太阳能的利用效率很低啊,完全是柴油发电机的备份呐。
利用率确实很低,本方案的原则是能用太阳能发电就用太阳能发电,怎么说也能减少柴油发电机的磨损不是柴油发电机的检修需要专业人员,而太阳能发电的维护人员的培训要简单得多,太阳能发电的维护难度比柴油发电机要小。

至于小型核反应堆,清华的低温供热堆一回路工作压力2.5MPa(25公斤/平方厘米),中核集团的ACP100运行压力15.0 MPa(150公斤/平方厘米),这都需要专业、专职的人员来管理维护,难度比常规发电高多了。不适合岛上应用。
发电机肯定是主要的。最近的照片也显示,有的岛礁也是有风力发电机的。另外,工棚顶上也有太阳能板。在南海,最差太阳能热水器是用得上的。
太阳能是效率最低的发电手段之一,而且并不环保,无非是将污染链前移而已——太阳能电池板的制造本身就是高 ...
如果在海岛搞太阳能不会在好不容易填出来的地面的,找个浅点的礁盘搭个架子就行了
支持一个,顺便留名,万一跟南沙填岛那个帖子一样成为神贴了呢?
这个要支持下楼主,有想法总比一昧乱喷的好,要认真设计计算,不完善的地方可以大家讨论,集思广益是我们的传统嘛,不要动不动上岗上线地拿一两个小问题就否定全部。想当年,俺设想的可是水下舱室连接成水底城市呢,洋流发电或是小型核电提供电能,开发新型水下滑翔机。。。我一直觉得人类要不发生大型战争导致人口锐减,就只有把眼光投向海洋了。。。
还是反渗透膜比较靠谱。
为啥不考虑风电呢?这个现在比较成熟了啊。
太阳能并网效率很低的,这么大的面积,势必要有电网,太阳能受天气影响太大,发出的电不能上网(对永暑岛规模的电网),对电网影响很大,电网需要稳定运行,核电和火电是最适合这种岛屿小电网需求的,光伏发电不是不能搞,想搞就要并到一个很大电网里,或者独立供电不接入电网。
楼主应该将风电考虑进去,在寸土寸金的岛礁,太阳能更占面积
我非常支持楼主的思考
也希望超大的讨论氛围能够更好一些 对于建设性的思考可以提意见,讲道理,觉得不对 ...
你对建浮乌怎么看?我的想法是建个大型浮筒式的平台,然后把它固定在岛的周围,上面铺设太阳版。这样就不占地方了。
太阳能效率太低。不如风力发电。
你对建浮乌怎么看?我的想法是建个大型浮筒式的平台,然后把它固定在岛的周围,上面铺设太阳版。这样就不 ...
可能要试过才知道行不行
就像目前很多地方那样,在建筑物的屋顶,甚至部分较高建筑的外墙壁上,安装太阳能电池板。还有就是路灯,灯塔什么的,也安装一块太阳能电池板,就像现在很多城市道路的路灯那样。
通过这样的方式,尽量节省柴油发电的成本。因为完全靠柴油发电,这么大的岛屿一年到头下来,成本太高了,比维持一艘大型舰艇的成本还高了!这也是以前西沙岛屿上长期电不足的重要原因吧,毕竟柴油发电成本高,没办法完全敞开供电的。
不过,在陆地面积非常宝贵的南沙岛屿上,专门划一块地方用作太阳能发电,感觉不太合适!就像我上面说的那样,见缝插针地安装太阳能电池板就可以了
目前风电太阳能都必须用蓄电池储能。。。 因为波动太大,太阳能晚上就没了。。 风能还得看天气,大风搞不好还要停机。

所以并不适合主力用电。

相反潮汐发电更适合南海。

但是为了用电安全,柴油发电,是最保险的,因为蓄电池的容量是有限度的。

在电信移动干过的人都知道,移动电信都有很大的应急蓄电池组,但是仅仅是为了支持一小段时间让柴油机开机。

很多人看到什么路灯太阳能,风电的(深圳就有),其实底下都有蓄电池组的。

为什么我觉得,用风能也比太阳能好呢??
太阳能是效率最低的发电手段之一,而且并不环保,无非是将污染链前移而已——太阳能电池板的制造本身就是高 ...
把它建在房顶,或者建高一点,下面的空间同样可以合理运用。