露天矿太阳能技术论文
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1概况及技术应用实施
1.1露天矿概况小龙潭露天矿地处于云南省红河州，矿区地理坐标东经103°11′52″,北纬23°48′45″，大气层密度低，阳光透过强，年太阳辐射量在5800MJ（/m2•a），海拔1086.32m，属太阳能资源丰富地区。气候是亚热带季风气候，全年雨、旱季十分明显，5月至10月为雨季，11月至次年4月为旱季，年日照时间长，矿坑面积3km2。为我露天矿推广和利用太阳能光伏发电技术解决生产组织管理中存在问题，具备了优越的气候条件。
1.2应用实施一利用太阳能光伏发电技术解决采场与排土场照明设施，实现安全供用电，露天矿工作面夜间生产、设备停放夜间看守和夜间排土场的生产均需要照明设施辅助生产。目前夜间生产面临的主要问题是：
1）液压挖掘机1日3班，东帮、西帮是主采区，目前工作面长700m，宽70m，高10m，夜间工作面生产点多，且分散，需要用电缆由供电变压器引至照明设施，电缆供电线路长，电缆道路口埋设地面60cm至80cm以下，长时间使用后容易被运输车辆碾压引发短路、漏电等的安全事故。
2）采用架空线路供电又存在线路长影响工作面的快速推进，改移线路费用高。线路长电力损耗大、压降大照明设施易损坏等情况的发生。
3）排土场远离采场，需架设供用电线路，且随着排土场不断增高，供电线路、供电点不断延深，势必增加架设费用。露天矿因地制宜结合实际采用了多晶硅薄膜太阳能光伏发电板、蓄电池组、LED灯、电子控制器等组建太阳能照明设施，通过计算选择太阳能板和蓄电池配置，以下是计算方式：1）计算出用电负载的电流。如12V蓄电池系统；30W的灯1盏，电流=30÷12=2.5A。2）计算出蓄电池容量的需求。若灯具每夜累计照明时间需要为满负载12h，（如晚7:00开启至次日早7:00关闭），连续阴雨天7d的照明需求。蓄电池=2.5×12×7=210Ah。另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右，放电余留20%左右。3）计算太阳能板功率的需求。每天的用电量=30×12=360Wh；安装点的平均峰值日照时数为4.5h；太阳能板功率=360/4.5=80W。再计算充放电损耗,以及每天需要给太阳能电池板的补充,补充系数取0.6。80/0.6=133.3W。目前国内市场中没有133.3W的太阳能板，考虑太阳能板采用数值大一些就够满足使用。主要部件选型为：①LED灯选用30W，色温6000K左右；②太阳能板选用平板150W；③蓄电池选12V200Ah胶体储能蓄电池组；④控制器选用SR-SDI10A；⑤灯杆底座采用雪橇式金属焊接连接，便于坑内移动和固定。
1.3应用实施二露天矿地表固定式GPS自动监测系统，该监测系统全部太阳能供电的方式进行，阴雨天气情况下能够提供7d左右的备用电源。太阳能电源接入用电设备之前首先进入太阳能电源控制器，蓄电池的电源用于用电设备之前也要先接入到太阳能控制器，所有用电设备都是从太阳能控制器的设备电源输出端取出的。根据GPS自动监测仪器野外工作环境的电源技术要求。太阳能供电采用免维护铅酸蓄电池、太阳能电池板、太阳能充电控制器组成的太阳能供电方式。蓄电池选型的决定于系统功耗大小，现场主控站点的实际测量功耗。与应用实施一计算方式相同，通过计算太阳能组建选型如下：
1）电池容量为28Ah，对比各种蓄电池性能及实际使用效果，最终选定松下的LC-XC1228型蓄电池，该型蓄电池主要特点为循环长寿命，突发供电能力强，与本系统供电性能相吻合。
2）太阳能电池板选型。太阳能电池帆板选购，型号为20（25）P610×321，额定功率20W，峰值电压17.2V。3）太阳能充电控制器选型。太阳能充电控制器监控蓄电池的充电状态，控制充电进程，连接或切断负载。通常应具备的基本功能有：过充保护、深放电保护、低压保护、太阳能组件反向电流保护等。考虑选用Solsum8.8B型充电控制器。
1.4应用实施三露天矿坑内雨季防洪坝和主要道路交叉口是露天矿雨季防洪期间的重要区域，为便于观察并及时采取有效防范措施，及时进行干预处置，在防洪坝和主要道路交叉口安装的太阳能灯具、监控摄像头，太阳能灯具、监控摄像头在使用过程中也同样存在着供用电线路架设的问题，通过计算(与应用实施一计算方式相同)太阳能组建选型如下：①LED灯选用30W，摄像头7W（12V），色温6000K左右；②太阳阳能板选用平板200W；③蓄电池选12V250Ah胶体储能蓄电池组。④控制器选用SR-SDI15A。
2现场应用管理体会及经济效益分析
2.1现场应用管理体会通过生产现场的实际使用看，适应于露天矿生产组织，改变了露天矿供用电的一些常规模式，主要有以下体会：①太阳能光伏发电技术清洁绿色环保，节能降耗效果明显；②太阳能技术应用广泛，适合于我国大多数露天矿；③太阳能光伏发电技术可以按照需求自由组建，工作面改移、转场简单易行，安装维护操作简便快捷；④太阳能光伏发电技术可以用于露天矿应急救援、事故抢险、野外测量等方面；⑤太阳能光伏发电技术产品形式多样、技术成熟，适应性强；⑥太阳能光伏发电电压低，12、24V属安全电压；⑦解决了露天矿工作面设备看守的照明问题，防止设备发生被偷盗的情况发生；⑧太阳能板、LED灯、控制器等部件维护周期长，蓄电池组使用2年左右需进行更换维修。
2.2经济效益分析
1）从以上数据看安装太阳能光伏发电照明系统前期投入费用高，但后期节电收益较明显，日常维护检修费用低。
2）工作面、排土场、夜间设备看守的照明系统的安装使用后，减少了敷设电缆或架设架空线路、供电点安装等的费用，降低了生产经营成本。
3）太阳能光伏发电照明系统在设备转场改移时，直接拖运转场不产生直接费用，另外照明系统安装拆卸方便费用低。
3下一步利用太阳能技术应用的实施规划
1）利用太阳能光伏发电技术和LED灯具，规划建设6.5km长环绕矿坑主干道路的照明系统。
2）露天矿坑内道路的交通安全警示灯、指示路牌等设施上安装太阳能光伏发电设备。
3）运煤专线检查站地理位置距离矿区远，检查站点多且分散，用电线路长，利用太阳能光伏发电技术就地解决检查站生活供用电的问题。
4结语
充分利用太阳能技术，不仅能够满足露天矿开采的要求，而且还降低生产营运成本，运用新的采矿技术美化矿山生产、生活环境，实现了较好经济效益，为建设绿色矿山找到了一条新路子。
作者：余超单位：云南省小龙潭矿务局
