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溫室用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

  • 資源ID:6629       資源大?。?span id="vnhixet" class="font-tahoma">2.51MB        全文頁數(shù):2頁
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溫室用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

null7null科 技 縱 橫農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備 2020年第1期溫室用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)吳 丹,張智杰,高菊玲,金文忻,章成誠(chéng),高 輝(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇句容 212400)摘要:針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供電不方便,傳統(tǒng)的光伏溫室大棚在持續(xù)陰雨天下發(fā)電量不能滿足用電量的問題,設(shè)計(jì)了一種專門針對(duì)溫室大棚使用的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),同時(shí)還將農(nóng)業(yè)用電設(shè)備和發(fā)電系統(tǒng)用PLC聯(lián)合控制,實(shí)現(xiàn)了發(fā)電量根據(jù)用電量的智能調(diào)控。調(diào)試結(jié)果表明,系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高,可以滿足農(nóng)戶需求。關(guān)鍵詞:溫室;風(fēng)光互補(bǔ);PLC0 引言新能源的利用問題已成為當(dāng)今人類發(fā)展的主要方向之一,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電作為一種新能源發(fā)電方式,已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,例如風(fēng)光互補(bǔ)路燈、風(fēng)光互補(bǔ)通信基站、風(fēng)光互補(bǔ)氣象站等1。我國(guó)部分地區(qū)的溫室大棚已經(jīng)應(yīng)用了太陽能發(fā)電,但是也存在著一些問題,例如長(zhǎng)三角地區(qū)會(huì)出現(xiàn)連續(xù)天陰雨天氣致使太陽能發(fā)電不足,易造成電池過放,損壞電池并且供電不足,需要電網(wǎng)供電。冬季和春季這樣的情況尤為明顯2。但是天氣不良情況下往往是伴隨大風(fēng),針對(duì)這種情況,可以用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng),使溫室大棚可以脫離電網(wǎng)供電成為自給自足的獨(dú)立式發(fā)用電系統(tǒng),這在供電不方便的農(nóng)田中尤為適用。1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用PLC和組態(tài)軟件控制實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電,系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組件、風(fēng)力控制器、光伏控制器、蓄電池、逆變器和負(fù)載組成3。風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)由風(fēng)力控制器進(jìn)行整流和直流變換,得到標(biāo)準(zhǔn)直流電壓給蓄電池充電,最后經(jīng)過逆變器給負(fù)載供電。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)由光伏控制器進(jìn)行直流變換,同樣也得到標(biāo)準(zhǔn)直流電壓給蓄電池充電,最后經(jīng)過逆變器給負(fù)載供電。由于溫室用電設(shè)備主要考慮有光照設(shè)備,進(jìn)行溫室溫濕度調(diào)節(jié)的濕簾水泵電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)和遮陽網(wǎng)電動(dòng)機(jī)等4,均為交流負(fù)載,所以溫室用電設(shè)備全部和逆變器輸出端相連。且溫室所有用電設(shè)備的平均功率約在 2 kW,負(fù)荷較低,使用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電十分適合5。圖1 系統(tǒng)框架圖但是,是風(fēng)能和太陽能都具有不確定性的顯著特點(diǎn),如果需要給用電設(shè)備穩(wěn)定的供電,風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之間如何進(jìn)行互補(bǔ),怎樣和蓄電池配合進(jìn)行充放電是關(guān)鍵問題,本文基于PLC和三維力控組態(tài)軟件進(jìn)行風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì),保證溫室大棚在任何時(shí)刻用電,都具有穩(wěn)定的電能6(圖1)。3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮以下問題:在晴天有風(fēng)狀態(tài)下,采取光伏和風(fēng)力聯(lián)合發(fā)電;在晴天無風(fēng)狀態(tài)下,采取光伏發(fā)電;在陰雨天有風(fēng)狀態(tài)下,采取風(fēng)力發(fā)電;在陰雨天并且無風(fēng)狀態(tài)下,采用蓄電池供電;當(dāng)蓄電池的電量達(dá)到上限時(shí),切斷對(duì)蓄電池的充電回路并進(jìn)行過充報(bào)警;當(dāng)蓄電池的電量接近下限時(shí),切斷蓄電池的放電回路并進(jìn)行過放報(bào)警。因此,設(shè)計(jì)了如圖2所示的控制流程圖:圖2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖4 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC設(shè)計(jì)7本系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC,I/O分配表如表1所示:表1 I/O分配表輸入設(shè)備 地址 輸出設(shè)備 地址濕簾水泵電動(dòng)機(jī)按鈕SB1 I0.0 光伏發(fā)電KA1 Q0.0風(fēng)機(jī)按鈕SB2 I0.1 風(fēng)電發(fā)電KA2 Q0.1遮陽網(wǎng)電動(dòng)機(jī)按鈕SB3 I0.2 蓄電池KA3 Q0.2光照設(shè)備按鈕SB4 I0.3 濕簾水泵電動(dòng)機(jī)KA4 Q0.3遮陽網(wǎng)打開限位SQ1 I0.4 風(fēng)機(jī)KA5 Q0.4遮陽網(wǎng)關(guān)閉限位SQ2 I0.5 遮陽網(wǎng)電動(dòng)機(jī)KA6 Q0.5光照度傳感器 AIW0 光照設(shè)備KA7 Q0.6風(fēng)速傳感器 AIW2 過充報(bào)警燈HL1 Q0.7過放報(bào)警燈HL2 Q1.0故障指示燈HL3 Q1.1與I/O分配表相對(duì)應(yīng)的PLC控制線路接線圖如圖3所示:圖3 PLC控制線路接線圖基金項(xiàng)目:江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201813103003Y)作者簡(jiǎn)介:吳丹(1986),女,碩士研究生,講師,從事農(nóng)業(yè)電氣化技術(shù)研究。null8null科 技 縱 橫農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備 2020年第1期4.2 力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)力控組態(tài)軟件和PLC配合使用,可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電,界面圖如圖4所示:圖4 力控組態(tài)界面4.3 系統(tǒng)調(diào)試PLC和力控軟件綜合調(diào)試結(jié)果表明:光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電能夠根據(jù)流程圖的要求自動(dòng)投入或者切除;蓄電池的電量基本能保持在上限與下限之間,很少出現(xiàn)過充和過放問題;設(shè)備在運(yùn)行期間能保證其供電量,做到了自給自足,不需要電網(wǎng)另外供電。5 結(jié)語 針對(duì)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、智能化要求,本文設(shè)計(jì)的溫室用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),不僅使農(nóng)業(yè)用電更加靈活,更加清潔,符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的要求;還將負(fù)載與發(fā)電系統(tǒng)連為一體,系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載的大小隨時(shí)進(jìn)行發(fā)電量的調(diào)整,符合智能化的要求。在系統(tǒng)的試用過程中,本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)供電方式的穩(wěn)定性,并且可移動(dòng)性強(qiáng),不需要另外敷設(shè)電線,很好的滿足了農(nóng)戶需求。參考文獻(xiàn)1 魏德仙等.風(fēng)光互補(bǔ)供電的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.自動(dòng)化儀表,2014,(08).2 焦利利等.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.山西電子技術(shù),2015,(01).3 趙麗君.基于PLC的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.承德石油高等專業(yè)學(xué)校學(xué)報(bào),2013,(8).4 劉永華.基于PLC與WinCC組態(tài)軟件的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.農(nóng)業(yè)科技與裝備,2014,(10).5 章慶.基于溫室大棚的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用探究J.資源節(jié)約與環(huán)保,20018(04).6 馬虹.一種基于改進(jìn)遺傳算法的風(fēng)光互補(bǔ)移動(dòng)基站智能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子器件,2016,(08).7 劉永華,姜秀玲.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2014.受疫情影響,全省生豬存欄量大幅下跌。至2019年6月,生豬存欄量環(huán)比2018年同期下降超過25%,種豬存欄同比下降超26%。對(duì)于全省生豬養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶,這無疑是一次重大打擊,許多經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱的企業(yè)和個(gè)人均推出養(yǎng)殖市場(chǎng),其他企業(yè)也縮減養(yǎng)殖規(guī)模、縮減投入成本,這也就造成全省生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)短期內(nèi)很難恢復(fù)(圖2)。3 疫情防控措施 到目前為止,世界各國(guó)均未能研發(fā)出成熟有效疫苗,相應(yīng)的有效治療藥物和療法業(yè)尚處研究階段,因此在非洲豬瘟爆發(fā)的各個(gè)國(guó)家和地區(qū)現(xiàn)階段,在發(fā)病疫區(qū)只能采用撲殺和必要的生物安全措施來控制疫情的發(fā)展。即對(duì)所有發(fā)病豬、病死豬以及疑似感染病例均采取撲殺,并進(jìn)行徹底無害化處理。同時(shí),對(duì)于畜舍、運(yùn)輸車輛、污染物品進(jìn)行徹底消毒。在疫區(qū)周邊地區(qū),對(duì)于易感豬場(chǎng)采取嚴(yán)格的生物安全措施,即限制人員、運(yùn)輸工具的流動(dòng);加強(qiáng)整體環(huán)境衛(wèi)生消毒;對(duì)于易感豬群進(jìn)行嚴(yán)密檢查。因此,對(duì)于非洲豬瘟疫情的防控還要有賴于國(guó)家層面的技術(shù)投入,2019年10月18日,由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所所長(zhǎng)步志高帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院院士饒子和團(tuán)隊(duì),經(jīng)過卓絕努力獲得首張非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)高清圖,此項(xiàng)研究將助力于非洲豬瘟疫苗的開發(fā)。參考文獻(xiàn)1 常華,花群義,段綱,等.非洲豬瘟的研究進(jìn)展J.中國(guó)畜牧獸醫(yī),2007,34(1):116-118.2 孫懷昌.非洲豬瘟病毒研究進(jìn)展J.中國(guó)預(yù)防獸醫(yī)學(xué)報(bào),2006,28(1):117-120.3 王華,王君瑋,徐天剛,等.非洲豬瘟的疫情分布和傳播及其控制J.中國(guó)獸醫(yī)科學(xué),2010,(4):438-440.4 陳澤,羅建勛,殷宏.非洲豬瘟的生物媒介J.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2011,42(5):605-612.5 李秋霞,滕達(dá),王建華,等.非洲豬瘟的風(fēng)險(xiǎn)分析和防控措施J.動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2009,(9):109-113.6 陸繼爽,格日勒?qǐng)D.非洲豬瘟流行病學(xué)研究進(jìn)展J.中國(guó)畜牧獸醫(yī),2015,42(12):3377-3382.(上接第96頁)

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