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您的位置:首页 > 行业运用 > 户外太阳能光伏照明运用设想

    跟着我国光伏家当的生长,光伏发电的应用领域由遥远农牧区、无电区逐渐转向了现代化的城镇,正在那一新型市场中,以太阳能作为电源的照明运用最为广泛。因为这类照明产物基本上属于系统集成情势,并且产物受运用区域的天文前提、光照资本、天气等身分的影响较大,因而科学、公道天设想整套体系成为包管产物运转可靠性的根蒂根基。

      二 影响体系设想的身分

      1 情况

      影响太阳能体系的情况身分重要包孕纬度、地理环境、天气等。所处的纬度差别,日照工夫、太阳辐照量完整差别。纬度越下,日照工夫就越短,所吸收的太阳辐照量也就越小。但纵然处于统一纬度,地理环境也决意着太阳辐照量的若干,内地、本地、高原、山区、平原、荒原等区域受天色、浮尘、温湿度、大气透明度等身分的影响,太阳辐射照量也不尽雷同。

      2 光源

      可以或许应用于太阳能户外照明体系的光源较多,从理论上讲,险些所有的通例光源皆可应用于太阳能体系中。现在常用的光源重要有节能灯、高压钠灯、高压钠灯、陶瓷金卤灯、无极灯(电磁感应灯)。远几年,跟着超高亮度LED手艺的迅速发展,LED 照明灯也最先逐渐被应用于照明范畴。这些光源果具有差别的手艺特性,其光通量及运用前提差别。正在雷同的照度要求下,光通量较下的光源所设置的光伏组件的功率相对较小;需求配套电压变更装配、镇流装配的光源具有较大的电路自耗电,所设置的光伏组件的功率相对较大;高温启动性差的光源正在夏季气温较低的区域应郑重选用;关于显色要求较好的场合应挑选显色指数较下的光源等。正在照明体系设计时必需综合思索光源的这些特性。

      3 照明工夫

      灯功率取照明工夫的乘积即为负载灯天天所斲丧的电量,以是照明工夫关于太阳能路灯体系的影响最间接。光伏组件天天的发电量或蓄电池天天的盈余容量必需可以或许知足负载灯正在夜间的用电量。正在太阳能照明体系设计时,起首要思索发电量和用电量的均衡,其次为蓄电池的电量规复。

      4 温度

      温度关于太阳能照明体系中的各部件有差别水平的影响,硅太阳电池的开路电压随温度降低而下落,短路电流随温度降低而降低,电池的输出功率随温度降低而下落,个中,电池的输出功率间接影响效力。而铅酸蓄电池的容量特性受温度影响较大,温度较低时,化学反应停止较缓,从而致使正在化学历程中可应用的活性质料较少,蓄电容量减小。

      三 照明体系设想

      1 设想流程

      太阳能道路照明体系设想流程如图1 所示。

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      2 重要设想内容

      (1) 照度目标值确实定

      道路照度目标值应联合现场情况前提及用户的要求停止肯定,特别场合或地区借必需相符相干尺度及范例的要求。《城市道路照明设计尺度》(CJJ45-2006)中对差别道路照明尺度值的局部要求睹表1 和表2。

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      (2) 光源高度和灯具间距确实定

      光源的安装高度应凭据差别现场情况、安装前提及用户的安装要求肯定。同时,差别的灯杆设想外型其光源的设想高度也不尽雷同。当光源距空中的高度肯定后,便可凭据此高度去肯定部署灯具的间距;也可凭据灯具的光度参数,经由过程盘算肯定灯杆间距取灯杆高度之比来推算部署灯具的间距。《城市道路照明设计尺度》(CJJ45-2006)中,给出了差别配光范例接纳差别布灯体式格局取灯具的安装高度、间距的干系,见表3。

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      (3) 光源范例的选定

      从经济性、安全性和雅观性方面去思索,应用于太阳能照明体系的光源应首选高光效、低功耗的产物,且灯功率不宜挑选过大。过大的灯功耗会间接致使太阳能电源体系的设置较下,从而影响灯具整体的雅观性取灯具的构造强度。光源范例的选用原则参照本文体系设想影响身分——光源的论述。现在,常用差别品种的光源其主要性能对等到正在太阳能路灯照明体系较实用的功率局限睹表4。

      (4) 灯功率肯定

      灯功率的巨细要凭据所肯定的照度目标值、光源高度、光源范例及灯具间距等参数经由过程盘算去选定。正在道路照明中,一样平常以相邻两灯具的中央点作为测试点,该点处的路面照度值即为目标值。路面照度是指光源照耀到单元面积路面的光通量,即:E=ˉ/A,个中E 为照度;ˉ为光通量;A为面积。一样平常将光源视为点光源,以光源至被测点的间隔为半径所构成的球面面积作为光源照耀面积A去停止简朴盘算,从而计算出光源光通量。再凭据光通量的巨细,根据所选光源范例的光效计算出灯功率,即:P=ˉ/h;个中P 为灯功率;ˉ为光通量;h 为发光效力。

      (5) 日耗电量测算和体系电压肯定

      光源功率和天天夜间工作时间的乘积即为日耗电量。正在盘算灯具的耗电量时,配套部件的自耗电、转换效力身分等不克不及疏忽,带有零丁镇流装备的灯具借必需把镇流器的耗电及功率因数思索正在盘算中。因而正在盘算灯具日耗电量时,必需把衔接正在蓄电池上的所有掌握、转换及驱动部件的功耗取灯的功耗一同停止累加盘算,属于通电待机状况的体系部件,应将其正在待机时间的功耗盘算在内,即:W=[(P1/cosj+P2)/h+P3]′T+P4′24,个中W为日总耗电量,Wh;P1 为灯功率;cosj 为当接纳交换体式格局供电时,镇流器或驱动电路的功率因数;P2为镇流器或驱动电路的自耗功率;h为当接入电源转换器时的电源转换效力,当灯接纳间接直流供电时h与1;P3为负载线路中其他用电部件的功率;T为夜间照明时少;P4为通电待机体系部件的自耗功率。

      当选用交换供电的灯具时,配套的电源转换部件应选用转换效力下的产物,同时取灯相配套的镇流器应选用电子式的下功率因数产物。体系电压要凭据整灯的事情电压肯定,一样平常与12V 或24V。

      (6) 蓄电池容量测算

      蓄电池的容量对包管一连供电很重要。正在一年内各月份光伏组件的发电量有很大差异,光伏组件的发电量正在不克不及知足用电需求时,要靠蓄电池的电能补足;正在凌驾用电需求时,又要靠蓄电池将过剩的电能贮存起来。以是光伏组件发电量的缺乏和过剩,是肯定蓄电池容量的根据之一。一样,一连阴雨天时期的负载用电也必需从蓄电池获得,那时期的耗电量也是肯定蓄电池容量的身分之一。因而,正在肯定蓄电池组容量时重要思索以下几个方面:

      ①日耗电量。日耗电量是决意蓄电池容量巨细的要害参数,对蓄电池容量巨细的影响至关重要。耗电量除以体系电压即为耗电量B0,即:B0=W/U,个中,B0 的单元为Ah。

      ②连续供电天数。连续供电天数决意蓄电池正在无光照条件下连续供电才能的牢靠包管水平,蓄电池要包管正在所要求的连续供电天数下能提供给负载的电量,为日耗电量取连续供电天数的乘积,即:B1=B0′Nd。

      ③温度系数。蓄电池的标称容量一样平常是指正在环境温度为25℃条件下的额定值,当环境温度改动后,蓄电池的容量也随之发作转变。正在肯定蓄电池的容量时,必需要思索温度对蓄电池容量的影响,尤其是正在夏季较严寒的区域运用更要注重。蓄电池的消费制造商一样平常都邑给出蓄电池的容量随温度转变的图表,联合安装所在所处情况的最低温度去肯定公道的温度系数,以便停止蓄电池容量的盘算。若是用FT 示意温度系数,那么蓄电池的供电容量应为:B2=B1′FT。

      ④放电深度。放电深度是指正在运用蓄电池的历程中,蓄电池放出的电量取它标称容量的百分比。蓄电池的使用寿命和放电深度亲切相干。放电深度越深,蓄电池的使用寿命就越短;相反,放电深度越浅,蓄电池的使用寿命相对就越少,但所要设置蓄电池的容量也就越大,蓄电池的投资也就越下。正在某些较主要的供电系统中,为包管供电的可靠性,正在体系设计时偶然借需思索蓄电池的安全系数。若是用CC 示意蓄电池的放电深度,K 示意安全系数,那么终究蓄电池的容量B 应为:B=(B2/CC)′K。

      (7) 光伏组件倾角确实定

      光伏组件要凭据体系安装所在的纬度和景象情况前提挑选适宜的安装倾角,差别倾角的体系正在各月的发电量差别。正在停止倾角设计时,需求综合思索多种果向来肯定最好倾角。正在照明体系中借必需思索正在光照最差的冬至日前后的供电应知足一般事情要求。倾角的调解测算历程较庞大,可采用相干设想软件停止辅助设计。

      (8) 光伏组件功率测算

      为包管照明体系的经济性和可靠性,光伏组件的功率巨细应按知足肯定条件下的照明需求去肯定。当对照明要求较高时,需求思索正在光照最差的夏季能一般事情,应接纳夏季最差月份的太阳辐照参数停止盘算;而关于一样平常的照明需求,可采用整年均匀太阳辐照参数停止盘算。停止光伏组件功率测算时,起首,要包管体系的发电量即是全部负载线路的总耗电量,包孕灯的耗电量、取灯配套部件的耗电量、供电回路相干部件的效力丧失和线路消耗;其次,体系借必需要有肯定的发电余量,以包管正在蓄电池亏电后可以或许实时规复电量。发电余量一方面应根据体系的设想要求肯定,另一方面要思索安装所在的气象条件,发电余量最小值应不小于全年中一连泛起两次最长无光照(阴、雨、雪、雾等)天色的距离时间内将蓄电池电量规复而需求的日发电量。

      (9) 光伏组件的选型

      光伏组件的选型重要包孕组件范例确实定、组件电气参数确实定和组件数目确实定等。凭据光伏组件的特性,现在宜选用安装简朴、机器强度下、光电转换效力下的晶体硅电池组件。光伏组件的功率拔取正在知足前述光伏组件功率测算数值巨细的基础上,借必需相符消费厂商的产品规格系列。拔取的组件功率不得小于测算值,但也不能太大,不然体系的经济性会大大低落。别的正在光伏照明设计中,体系的事情电压一样平常与12V 或24V,那就要求单块电池组件或多块电池组件串连后的事情电压必需相符体系电压要求。目前市场上常见的电池组件封装接纳的电池片串连数目及其对应电压睹表5。

      正在挑选组件时必需注重组件的电压要取充电控制器和蓄电池的电压相婚配,不然会使组件的充电效力大大低落或对充电控制器及蓄电池形成不良影响。

      (10) 控制器的选型

      正在光伏照明体系中,控制器是全部体系的要害部件,其机能优劣间接影响掌握的准确性和蓄电池的使用寿命。除照明灯具自带光控或时控功用中,控制器应选用路灯公用控制器。正在选型时,起首应包管控制器的事情电压取蓄电池电压相婚配,具有蓄电池电压自动识别的控制器可以或许辨认的电压应包罗体系所设想的蓄电池电压级别;其次,控制器的最高输入电压必需大于太阳电池组串的开路电压值,该电压应思索所安装情况正在极度天色条件下组件开路电压的转变影响,控制器的额定充电电流应不小于光伏组串的最大功率电流;再次,控制器的负载回路额定电流应不小于负载的一般事情电流。别的,正在环境温度转变较大的区域应用时,若是对蓄电池没有停止保温恒温掌握处置惩罚,充电控制器借应挑选具有温度赔偿功用的产物。由于现在的充电控制器大多以采集蓄电池端电压去判定充电状况,而蓄电池的电压是随环境温度影响而转变的,特别是正在冬夏温差较大的区域应用时这类影响越大,极易形成蓄电池过充电或充电缺乏的征象发作,从而收缩蓄电池的使用寿命。最初,正在挑选控制器的消费厂商时,应挑选具有优越的运用功绩、经由过程威望部门检测认证的着名厂商消费的产物。

      (11) 其他相干部件的选型

      经由过程上述的设想选型历程,便可肯定户外照明体系的重要电气部件。除此之外,借应思索电池组件支撑架、灯杆、灯头罩具、蓄电池仓等。电池组件支撑架和灯杆必需凭据安装所在的极限风力前提停止风载荷校验肯定是不是知足要求。

      灯头罩具的选型起首要合适所选光源的安装,其次是挑选其外型。蓄电池仓的选型应凭据安装体式格局、安装所在情况前提及用户要求停止。采用地埋式安装时,应包管其防水、防腐机能要好,并正在安装时注重蓄电池的透气;接纳地上安装时,除思索防水、防盗中,借应思索取灯杆的和谐性、雅观性、保温性和安全性。别的,若是挑选高压钠灯、高压钠灯、陶瓷金卤灯或无极灯等非线性类负载,需配套有响应的镇流器包管灯一般事情。关于这些镇流器的选型应注重要取灯的功率相婚配,尽量挑选可以或许顺应直流电源输入的产物。当镇流器需求接纳交换电源输入时,必需选用下功率因数的电子式镇流器。

      (12) 系统配置清单

      体系设想的输出环节就是出具系统配置清单,清单中应列明各部件的称号、规格型号、数目及其他需要的阐明或要求。正在差别的照明要求、光源设置、安装所在、景象条件下,体系的设置清单差别,必需停止针对性设想盘算才气肯定。

      四 结语

      本文经由过程考察光伏照明体系的影响身分,竖立了一般照明体系设想的根基要领。包管了系统配置的合理性,同时也包管了体系构造部件设想的可靠性和工程安装质量,使体系可以或许临时平安、稳固运转。

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