無人島無人值守觀測系統的配電規劃和建設

【摘要】本文以汕尾遮浪無人島綜合觀測平臺系統為例，簡要介紹了無人島供電配電規劃和建設。由于歷史的原因我國的無人島的基礎設施建設和管理處于相對比較薄弱，隨著中國經濟社會的發展，要開發利用和管理海島資源、海洋環境保護、海洋生態修復、防震減災、維護國家領土主權，海島建設是我國海洋發展戰略必不可少的重要環節。海島建設首先要解決的問題就是各種設備的供電配電問題，為此我們在建設無人島的無人值守綜合觀測平臺過程中意在進行一些探索性的嘗試。

【關鍵詞】太陽能；風能；工程應用

一、項目工程概況

汕尾遮浪島有一個無人小島，面積大約0.1平方公里，擬在小島上建設一套無人值守的綜合觀測平臺。規劃建設有自備清潔能源的供電配電系統、具有晝夜視頻監控、微波雷達海浪海流觀測、水文氣象觀測、溫鹽觀測、無線遠程圖像和數據傳輸控制等功能較為完善的綜合性觀測系統。

二、設備用電規劃

1.海況視頻監控穩定功率48W，安防視頻監控設備穩定功率40W，合計功率88W；

2.S波段測波雷達設備功率120W ；

3.水文觀測設備功率2W；

4. 氣象觀測設備功率2W；

5. 島上處理機設備和光通訊交換機，由于處理機采用功能強大用電損耗小的工控機，其功率合計20W；

6. 無線通訊設備的發射功率500mW，整機功率功率1W；

7.無線語音設備其用途不是全天候的，僅在需要時進行語音播放，因此只需考慮設備的待機功率為功率10W；

8.其他設備，本次溫鹽觀測設備和可選設備（光輻射測量、能見度測量、二氧化碳測量）沒有安裝，今后如果增加估算功率20W；島上設備綜合估算功率總計263W。

三、供電配電設計

島上供電配電根據用電設備進行配置設計，設備用電功率263W，全天候24小時工作用電需求為6312W。

島上的供電配備以太陽能發電為主風力發電作為補充，太陽能板配備32片，磁懸浮風力發電機1臺，免維充電蓄電池60只，風能太陽能互補控制器一臺，充放電控制器與逆變器一體機一臺。

每天發電量與耗電量計算：

單片太陽能每天發電總功率：100W*4.5小時（汕尾地區每天光照時間）=450W，32片太陽能板每天發電14400W。

增加風力發電，風機（能）每天發電總功率：1200W*2（每天按2小時有效發電）=2400W。

太陽能和風能發電量合計每天16800W，發電遠遠大于每天的耗電量6312W，因此設備每天用電可以自足。

電池儲能與每天用電需求計算：

儲能電池組可放電總功率：12V*100A*0.75（75%放電深度）*60節=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備用電8.5天。

電池充電計算：

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

四、分析與結結論

通過以上的計算我們可以認為：

1、無人島的供電設備可以滿足設備24小時全天候運行。

2、在極端惡劣氣候條件下，儲能電池可以維持島上設備用電8.5天。

3、設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。

根據以上計算和實際安裝運行的設備工作情況，利用清潔能源在無人島建設過程中完全是一個可行的方法。本次項目的實施以及實際運行的6個月的情況來看，項目完成了實時海況視頻監控；海浪和海流信息實時觀測；水文氣象、潮位參數的實時觀測；數據儲存與查詢，遠程數據傳輸和控制等工作。做了一次非常有意義的探索，為海洋環境監測、災害預警、維護海洋權益、決策制定提供依據。

參考文獻：

[1]彭文峰，風光電互補節能系統中的關鍵技術研究，國防科學技術大學，2005；