露天礦太陽能技術(shù)論文

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1概況及技術(shù)應(yīng)用實(shí)施

1.1露天礦概況小龍?zhí)堵短斓V地處于云南省紅河州，礦區(qū)地理坐標(biāo)東經(jīng)103°11′52″,北緯23°48′45″，大氣層密度低，陽光透過強(qiáng)，年太陽輻射量在5800MJ（/m2•a），海拔1086.32m，屬太陽能資源豐富地區(qū)。氣候是亞熱帶季風(fēng)氣候，全年雨、旱季十分明顯，5月至10月為雨季，11月至次年4月為旱季，年日照時間長，礦坑面積3km2。為我露天礦推廣和利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)解決生產(chǎn)組織管理中存在問題，具備了優(yōu)越的氣候條件。

1.2應(yīng)用實(shí)施一利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)解決采場與排土場照明設(shè)施，實(shí)現(xiàn)安全供用電，露天礦工作面夜間生產(chǎn)、設(shè)備停放夜間看守和夜間排土場的生產(chǎn)均需要照明設(shè)施輔助生產(chǎn)。目前夜間生產(chǎn)面臨的主要問題是：

1）液壓挖掘機(jī)1日3班，東幫、西幫是主采區(qū)，目前工作面長700m，寬70m，高10m，夜間工作面生產(chǎn)點(diǎn)多，且分散，需要用電纜由供電變壓器引至照明設(shè)施，電纜供電線路長，電纜道路口埋設(shè)地面60cm至80cm以下，長時間使用后容易被運(yùn)輸車輛碾壓引發(fā)短路、漏電等的安全事故。

2）采用架空線路供電又存在線路長影響工作面的快速推進(jìn)，改移線路費(fèi)用高。線路長電力損耗大、壓降大照明設(shè)施易損壞等情況的發(fā)生。

3）排土場遠(yuǎn)離采場，需架設(shè)供用電線路，且隨著排土場不斷增高，供電線路、供電點(diǎn)不斷延深，勢必增加架設(shè)費(fèi)用。露天礦因地制宜結(jié)合實(shí)際采用了多晶硅薄膜太陽能光伏發(fā)電板、蓄電池組、LED燈、電子控制器等組建太陽能照明設(shè)施，通過計(jì)算選擇太陽能板和蓄電池配置，以下是計(jì)算方式：1）計(jì)算出用電負(fù)載的電流。如12V蓄電池系統(tǒng)；30W的燈1盞，電流=30÷12=2.5A。2）計(jì)算出蓄電池容量的需求。若燈具每夜累計(jì)照明時間需要為滿負(fù)載12h，（如晚7:00開啟至次日早7:00關(guān)閉），連續(xù)陰雨天7d的照明需求。蓄電池=2.5×12×7=210Ah。另外為了防止蓄電池過充和過放，蓄電池一般充電到90%左右，放電余留20%左右。3）計(jì)算太陽能板功率的需求。每天的用電量=30×12=360Wh；安裝點(diǎn)的平均峰值日照時數(shù)為4.5h；太陽能板功率=360/4.5=80W。再計(jì)算充放電損耗,以及每天需要給太陽能電池板的補(bǔ)充,補(bǔ)充系數(shù)取0.6。80/0.6=133.3W。目前國內(nèi)市場中沒有133.3W的太陽能板，考慮太陽能板采用數(shù)值大一些就夠滿足使用。主要部件選型為：①LED燈選用30W，色溫6000K左右；②太陽能板選用平板150W；③蓄電池選12V200Ah膠體儲能蓄電池組；④控制器選用SR-SDI10A；⑤燈桿底座采用雪橇式金屬焊接連接，便于坑內(nèi)移動和固定。

1.3應(yīng)用實(shí)施二露天礦地表固定式GPS自動監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)全部太陽能供電的方式進(jìn)行，陰雨天氣情況下能夠提供7d左右的備用電源。太陽能電源接入用電設(shè)備之前首先進(jìn)入太陽能電源控制器，蓄電池的電源用于用電設(shè)備之前也要先接入到太陽能控制器，所有用電設(shè)備都是從太陽能控制器的設(shè)備電源輸出端取出的。根據(jù)GPS自動監(jiān)測儀器野外工作環(huán)境的電源技術(shù)要求。太陽能供電采用免維護(hù)鉛酸蓄電池、太陽能電池板、太陽能充電控制器組成的太陽能供電方式。蓄電池選型的決定于系統(tǒng)功耗大小，現(xiàn)場主控站點(diǎn)的實(shí)際測量功耗。與應(yīng)用實(shí)施一計(jì)算方式相同，通過計(jì)算太陽能組建選型如下：

1）電池容量為28Ah，對比各種蓄電池性能及實(shí)際使用效果，最終選定松下的LC-XC1228型蓄電池，該型蓄電池主要特點(diǎn)為循環(huán)長壽命，突發(fā)供電能力強(qiáng)，與本系統(tǒng)供電性能相吻合。

2）太陽能電池板選型。太陽能電池帆板選購，型號為20（25）P610×321，額定功率20W，峰值電壓17.2V。3）太陽能充電控制器選型。太陽能充電控制器監(jiān)控蓄電池的充電狀態(tài)，控制充電進(jìn)程，連接或切斷負(fù)載。通常應(yīng)具備的基本功能有：過充保護(hù)、深放電保護(hù)、低壓保護(hù)、太陽能組件反向電流保護(hù)等。考慮選用Solsum8.8B型充電控制器。

1.4應(yīng)用實(shí)施三露天礦坑內(nèi)雨季防洪壩和主要道路交叉口是露天礦雨季防洪期間的重要區(qū)域，為便于觀察并及時采取有效防范措施，及時進(jìn)行干預(yù)處置，在防洪壩和主要道路交叉口安裝的太陽能燈具、監(jiān)控?cái)z像頭，太陽能燈具、監(jiān)控?cái)z像頭在使用過程中也同樣存在著供用電線路架設(shè)的問題，通過計(jì)算(與應(yīng)用實(shí)施一計(jì)算方式相同)太陽能組建選型如下：①LED燈選用30W，攝像頭7W（12V），色溫6000K左右；②太陽陽能板選用平板200W；③蓄電池選12V250Ah膠體儲能蓄電池組。④控制器選用SR-SDI15A。

2現(xiàn)場應(yīng)用管理體會及經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1現(xiàn)場應(yīng)用管理體會通過生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際使用看，適應(yīng)于露天礦生產(chǎn)組織，改變了露天礦供用電的一些常規(guī)模式，主要有以下體會：①太陽能光伏發(fā)電技術(shù)清潔綠色環(huán)保，節(jié)能降耗效果明顯；②太陽能技術(shù)應(yīng)用廣泛，適合于我國大多數(shù)露天礦；③太陽能光伏發(fā)電技術(shù)可以按照需求自由組建，工作面改移、轉(zhuǎn)場簡單易行，安裝維護(hù)操作簡便快捷；④太陽能光伏發(fā)電技術(shù)可以用于露天礦應(yīng)急救援、事故搶險(xiǎn)、野外測量等方面；⑤太陽能光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)品形式多樣、技術(shù)成熟，適應(yīng)性強(qiáng)；⑥太陽能光伏發(fā)電電壓低，12、24V屬安全電壓；⑦解決了露天礦工作面設(shè)備看守的照明問題，防止設(shè)備發(fā)生被偷盜的情況發(fā)生；⑧太陽能板、LED燈、控制器等部件維護(hù)周期長，蓄電池組使用2年左右需進(jìn)行更換維修。

2.2經(jīng)濟(jì)效益分析

1）從以上數(shù)據(jù)看安裝太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)前期投入費(fèi)用高，但后期節(jié)電收益較明顯，日常維護(hù)檢修費(fèi)用低。

2）工作面、排土場、夜間設(shè)備看守的照明系統(tǒng)的安裝使用后，減少了敷設(shè)電纜或架設(shè)架空線路、供電點(diǎn)安裝等的費(fèi)用，降低了生產(chǎn)經(jīng)營成本。

3）太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)在設(shè)備轉(zhuǎn)場改移時，直接拖運(yùn)轉(zhuǎn)場不產(chǎn)生直接費(fèi)用，另外照明系統(tǒng)安裝拆卸方便費(fèi)用低。

3下一步利用太陽能技術(shù)應(yīng)用的實(shí)施規(guī)劃

1）利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和LED燈具，規(guī)劃建設(shè)6.5km長環(huán)繞礦坑主干道路的照明系統(tǒng)。

2）露天礦坑內(nèi)道路的交通安全警示燈、指示路牌等設(shè)施上安裝太陽能光伏發(fā)電設(shè)備。

3）運(yùn)煤專線檢查站地理位置距離礦區(qū)遠(yuǎn)，檢查站點(diǎn)多且分散，用電線路長，利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)就地解決檢查站生活供用電的問題。

4結(jié)語

充分利用太陽能技術(shù)，不僅能夠滿足露天礦開采的要求，而且還降低生產(chǎn)營運(yùn)成本，運(yùn)用新的采礦技術(shù)美化礦山生產(chǎn)、生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了較好經(jīng)濟(jì)效益，為建設(shè)綠色礦山找到了一條新路子。

作者：余超單位：云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局