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太陽能路燈照明設計淺談

發表時間:2016-02-28 17:08

太陽能路燈照明規劃淺談

太陽能作為一種重要的綠色可再生動力技術,在民用方面首要運用在太陽能光伏照明中。比方城市或村莊,非骨干道上的太陽能路燈,太陽能草坪燈與庭院燈以及太陽能裝飾燈等等方面照明技術現已逐漸的運用到各個領域,并構成規劃。在太陽能光伏照明的規劃中,觸及光源、太陽能電池板系統、蓄電池、充放電操控等許多要素,其間任何一個環節出現問題都會構成產品的缺陷。  1.1
我國太陽能資源及分布
  太陽能資源的分布與各地的維度、海拔高度、地輿狀況和氣候條件有關。資源豐富度一般以全年總輻射量和全年日照總時數標明。我國屬太陽能資源豐富的國家之一,太陽能總輻射量大致在930~2330MJ/m2之間。全國總面積2/3以上區域年日照時數大于2000 h。特別是在甘肅、新疆、青藏高原、內蒙古一帶,運用太陽能的條件特別有利。  1.2
國內外光伏工業的展開
  1839年法國學者貝克勒爾發現光伏效應,1954年美國貝爾實驗室的三位科學家初度制成有用的單晶硅太陽能電池。2004年德國推出光伏補助啟動了全球第一階段需求驅動,從2012年初步,德國首要進入了第二階段需求驅動時期。2013年美國、日本和我國剛進入第一階段需求驅動時期,商場結束結構性改動后進入一輪新的展開周期。按照我國政府的規劃,2015年前我國平準化動力本錢(LCOE)抵達環保水平,我國將進入第二階段需求驅動時期。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的動力,發達國家正在把太陽能的開發作為動力改造首要內容長時刻規劃,光伏工業正日益成為國際上繼IT、微電子工業之后又一爆炸式展開的工業。  1.3
太陽能光伏動力的優勢
 ?。?)照射在地球上的太陽能動力在運用上是取不盡,用不竭的,但關于人類其時運用的小號能量,太陽能要比其大6000倍,一同它不受地域和海拔等相關要素的約束,其運用與分布比較廣泛。 ?。?)太陽能動力不管在任何時候都可以就近獲得,人們供電就可以經過太陽能就近供電,不必進行長距離的運送供電,而這樣就避免了長距離輸電給電能帶來的丟掉。 ?。?)光伏發電能量的改換是直接從光子到電子的改換,這個改換進程比較簡略,其間沒有機械運動和中心進程這兩個方面,就不存在對機械方面的磨損。根據熱力學方面分析,光伏發電的理論發電功率很高,抵達了80%以上,這就說清楚這項技術開發的潛力是很大的。 ?。?)光伏發電是綠色環保的動力,也是最新型的、可再生的動力,它不污染空氣,不發生噪聲,不運用燃料,不會給燃料商場帶來不安穩和沖擊,不會遭受動力丟掉的危機等特色。 ?。?)光伏發電的進程中是冷卻水是不需求的,而光伏發電可以在沒有水的荒漠戈壁設備,一同可以與建筑物進行有用結合,構成先進的光伏與建筑一體化的發電系統,不需求在單的占用土地進行締造,這就給土地資源得到了節省。 ?。?)光伏發電無機械傳動部件,操作、保護簡略,工作安穩可靠。一套光伏發電系統只需有太陽能電池組件就能發電,加之自動操控技術的廣泛選用,基本上可完結無人值守,保護本錢低。 ?。?)光伏發電作業功用安穩可靠,運用壽數(30年以上)。晶體硅太陽能電池壽數可達20~35年。在光伏發電系統中,只需規劃合理、造型恰當,蓄電池的壽數也可長達10~15年。 ?。?)太陽能電池組件結構簡略,體積小,重量輕,便于運送和設備。光伏發電系統締造周期短,而用根據用電負荷容量可大可小,便當靈敏,極易組合、擴容。  2
太陽能路燈照明規劃  2.1
太陽能路燈的組成、規劃選配及作業原理  跟著太陽能光伏技術的展開和前進,太陽能LED燈具產品在節能環保上的兩層優勢現已逐漸閃現,太陽能路燈的運用也日見遍及,太陽能發電在路燈照明領域展開現已日趨完善。  2.1.1
作業原理
  太陽能光伏系統的作業原理是運用光生伏特效應原理制成的太陽能電池,白日太陽能電池板接納太陽輻射能并轉化為電能輸出,經過充放電操控器儲存在蓄電池中,夜晚當照度低于設定值(一般為10Lx左右)時,蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電數小時后,充放電操控器動作,蓄電池放電結束。第二天白日,太陽出來后,重復前一日的進程。充放電操控器的首要作用是保護蓄電池。其原理如圖1所示。  2.1.2
太陽能路燈的組成及規劃選配  太陽能路燈首要由以下幾部分組成:太陽能電池板、充放電操控器、蓄電池組、光源和燈具外殼等。如輸出電源為溝通220 V或110 V,還要配備逆變器。  太陽能電池板是太陽能路燈的中心部分,其作用是將太陽的光能轉化為電能后,輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能發電系統中最重要的部件之一,其改換率和運用壽數是抉擇太陽電池是否具有運用價值的重要要素。太陽能電池首要分為以下幾種: ?。?)單晶硅太陽能電池。  單晶硅太陽能電池的光電改換功率為15%左右,最高的抵達24%,這是現在一切種類的太陽能電池中光電改換功率最高的。單晶硅電池的運用壽數一般可達20年左右。但由于受單晶硅材料價格及相應的繁瑣的電池工藝影響,價格相對較高。在陰雨天比較多、陽光相對不是很滿足的南邊區域宜選用單晶硅太陽能電池。 ?。?)多晶硅太陽能電池。  多晶硅的制造本錢比單晶硅太陽能電池要廉價材料制造更簡潔,總的生產本錢較低。多晶硅太陽能電池的光電改換功率相對較低,運用壽數也比較短。多晶硅薄膜電池由于所運用的硅遠較單晶硅少,無功率衰退問題,并且有可能在廉價襯底材料上制備,其本錢遠低于單晶硅電池,而功率高于非晶硅薄膜電池。因此,多晶硅薄膜電池將會在太陽能電地商場上占有主導地位。在太陽光滿足日照好的東西部區域宜選用多晶硅太陽能電池。
 ?。?)非晶硅太陽能電池。
  非晶硅太陽電池的制造工藝進程簡化,硅材料消耗少,電耗低,它的首要利益是在弱光條件也能發電,首要問題是光電改換功率偏低,現在國際先進水平為10%左右,且不行安穩,跟著時刻的延伸,其改換功率衰減。在光照缺少的區域或小型電子設備(如核算器、電子表)上宜選用非晶硅太陽能電池。  太陽能路燈系統中,一個功用出色的充放電操控器是必不可少的,其作用是保護蓄電池?;竟τ檬怯斜匾哂羞^充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。即當蓄電池電壓抵達設定值后就改動電路的狀況,還應具有光控、時控功用,以及夜間自動切控負載功用,便于陰雨天延伸路燈作業時刻。  太陽能路燈光源的選擇原則是選擇適宜環境要求、光效高、顯色性好、壽數長的光源。一同為了進步太陽能發電的運用功率,盡量選擇直流輸入光源,避免由于引入逆變器而帶來的功率丟掉(由于小型逆變器的功率比較低,一般低于80%)。  2.2
太陽能路燈規劃  2.2.1
太陽能路燈系統在運用中存在的問題  在保證路燈燈具正常作業的狀況下,太陽能電池板、充放電操控器、蓄電池組之間的匹配與否關于整個照明系統的正常工作、保護保養有著重要的影響。許多規劃人員在進行太陽能路燈規劃時不考慮當地的日照要素,只是閱歷性的選配光伏組件,有時為滿足客戶低本錢的要求,配低了太陽能組件,或許只考慮了單日發電與耗電的匹配,而沒有考慮蓄電池充電問題。導致路燈在運用一段時刻后,常常幾天不能正常作業。出現該問題的原因首要是連續幾天陰雨天后,路燈系統蓄電池回過放,操控器會出現過放保護,此刻假設太陽能發電量偏小,蓄電池電壓達不到操控器的恢復放電電壓,操控器與負載間一向斷電,組件容量過小或陰雨天過長必定導致長時刻不放電。因此,在組件容量核算式需求考慮蓄電池充電時刻問題,盡可能2~3天布滿。  2.2.2
路燈系統配備核算
  太陽能路燈配備的核算一般按照獨立光伏系統的規劃辦法進行,下面介紹太陽能路燈配備的規劃進程:  規劃要求:某區域負載輸入電壓24 V功耗20 W,每天作業時數9 h,保證連續陰雨天數6天,年輻射量為103.6 Kcal/cm2。 ?。?)太陽能電池板的選型。 ?、俜逯等照諘r數:A×0.0116÷365= 103.6×1000×0.0116÷365=3.3 h。  A為歪斜面的上年均輻射量,單位為Kcal/cm2;  0.0116為將輻射量(卡/cm2)換算成峰值日照時數的換算系數。 ?、谪撦d日耗電量:20 W÷24 V×9 h=7.5 Ah。 ?、鬯杼柲芙M件的總充電電流:1.05×7.5×1.34÷(3.3×0.85)=3.8A。  這兒兩個連續陰雨天數之間的規劃最短天數為20天,系數為1.34,太陽能電池組件系統概括丟掉系數為1.05,蓄電池充電功率為0.85。 ?、芴柲芙M件的最少總功率數:17.2 V×3.8 A=65.4 W。  太陽能組件最低輸出電壓為17.2 V。  選用峰值輸出功率70wp的標準電池組件可以滿足路燈系統的正常工作。 ?。?)蓄電池的選型。  首要根據當地的陰雨天狀況判定選用的蓄電池類型和蓄電池的存貯天數,一般北方選擇的存貯天數在3~5天,西部少雨區域可以選用2天,南邊的多雨區域存貯天數可以恰當添加。容量核算公式如下:  蓄電池容量=負載功率×日作業時刻×(存貯天數+1)÷放電深度÷系統電壓  其間:蓄電池容量單位為Ah;  負載功率單位為W;  日作業時刻單位為h;  存貯天數單位為d;  放電深度,一般取0.7左右;  系統電壓單位為V。  根據上面核算:負載日耗電量7.5 Ah。在蓄電池布滿的狀況下,在陰雨天可連續正常作業6天,則需求的蓄電池容量為:7.5×10×7÷0.7÷12=63 Ah。  然后根據系統電壓和容量的要求選配蓄電池。  以上核算沒有考慮溫度的影響,若蓄電池的最低作業溫度低于-20 ℃,應對蓄電池的放電深度加以修改,具體修改系數可咨詢蓄電池廠家。 ?。?)路燈操控器的選擇  因路燈作業電壓是24 V,蓄電池串聯輸出額定電壓也是24 V,所以太陽能路燈操控器應該選擇24 V額定作業電壓,其光伏組件的額定輸出電壓為34 V。在選擇操控器時還需留意過充保護、恢復充電、過放保護、恢復放電電壓。假設系統配備不合理,很可能長時刻不作業,因此對恢復放電電壓不能設置過高,但相同的,把恢復放電電壓設置過低,甚至低于23 V,很可能會出現運用壽數縮短的問題,特別對蓄電池更是如此。  3
定論
  跟著全球性的動力危機和大氣污染問題日益突出,尋求綠色替代動力已成為世界各國面臨的一同課題。因此,無論是在未來城市的締造中,仍是在日常日子中更廣泛、更合理的運用太陽能光伏技術是具有實際意義的,這不僅可以減輕咱們對石油、煤炭等化石動力的依托,并且可以削減對自然環境的影響。國外在這方面的研討起步較早,已出具成效,我國近年來也初步重視該問題。跟著綠色工程的增多,太陽能光伏照明締造的閱歷會更多、技術會愈加老到,除了規劃時要盡可能完善之外,工程施工也是一個非常重要的環節,有關施工方面的專業知識,這兒不再贅述。





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