太阳能板、蓄电池和负载的参数匹配

精品文档 1欢迎下载 太阳能板 蓄电池和负载的参数匹配太阳能板 蓄电池和负载的参数匹配 1 太阳能电池 太阳能电池参数有 空载电压和短路电流 两者乘积为太阳能电池的功率 即 P UI P 为电功率单位是瓦 W U 为电压单位是伏 V I 为电流单位是安 A 还有工作电压和工作电流 工作电压一般为空载电压的 80 90 工作电流一般为短路电 流的 80 90 2 蓄电池 也称电瓶 蓄电池的最佳充电电流和放电电流 一般按 10 小时充 放电率计算 例如 10AH 的电瓶 其充电电流最佳为 1A 最佳放电电流也是 1A 7AH 的电瓶即为 700mA 40AH 的电瓶为 4A 充 放电电流过大都会对电瓶的寿命有一定的影响 3 太阳能电池如何给蓄电池相匹配 如 一天要把 12V10AH 的电瓶充满 就可选用电压为 15V 18V 电流为 1A 的太阳能电池 板 要是要求两天将电池充满 那用 15V500mA 的太阳能电池板就可以了 一天按太阳照射 10 小时计算 如 一天要把 12V40AH 的电瓶充满 可选用电压为 15V 18V 电流为 4A 的太阳能电池板 或选取电流为 1A 的电池板用四块并联使用 如果要求两天将电瓶充满 那么太阳能电池板选 2A 的电流 即可 充电时 太阳能电池的电压要高于电瓶电压 20 30 4 太阳能电池和电瓶如何与负载匹配 如 12V10AH 的电瓶充满电后 可供 12V10W 的节能灯工作 8 小时 10W 节能灯的工作电流为 I P U 10 12 0 8A 精品文档 2欢迎下载 电瓶按 10 小时放电率计算 正常放电电流为 1A 考虑到效率问题 所以灯可以正常工作 8 10 小时 如用 40W 灯泡 电流为 40 12 3 3A 那就只能工作 2 3 小时 或者这样计算 10W 的太阳能电池给蓄电池充电 供 10W 的灯来用电 按理想状态来讲 充电 10 小时就能用电 10 小时 而实际上是达不到的 只能用 7 8 小时 如果用 40W 灯照 明 那就只能用 2 小时了 太阳能光伏知识 1 太阳能电池发电原理 太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件 能产生光伏效应的材料有许多 种 如 单晶硅 多晶硅 非晶硅 砷化镓 硒铟铜等 它们的发电原理基本相同 现以 晶体为例描述光发电过程 P 型晶体硅经过掺杂磷可得 N 型硅 形成 P N 结 当光线照射太阳电池表面时 一部分光子被硅材料吸收 光子的能量传递给了硅原子 使 电子发生了越迁 成为自由电子在 P N 结两侧集聚形成了电位差 当外部接通电路时 在 该电压的作用下 将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率 这个过程的的实质是 光子能量转换成电能的过程 2 晶体硅太阳电池的制作过程 硅 是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一 自从 19 世纪科学家们发现了晶体硅的 半导体特性后 它几乎改变了一切 甚至人类的思维 20 世纪末 我们的生活中处处可见 硅 的身影和作用 晶体硅太阳电池是近 15 年来形成产业化最快 生产过程大致可分为 五个步骤 a 提纯过程 b 拉棒过程 c 切片过程 d 制电池过程 精品文档 3欢迎下载 e 封装过程 3 太阳电池的应用 上世纪 60 年代 科学家们就己经将太阳电池应用于空间技术 通信卫星供电 上世纪末 在人类不断自我反省的过程中 对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切 不仅在空间应用 在众多领域中也大显身手 如 太阳能庭院灯 太阳能发电户用系统 村寨供电的独立系统 光伏水泵 饮水或灌溉 通信电源 石油输油管道阴极保护 光缆 通信泵站电源 海水淡化系统 城镇中路标 高速公路路标等 在世纪之交前后期间 欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落 供电系统纳入发展方向 太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势 4 太阳电池基本性质 a 光电转换效率 评估太阳电池好坏的重要因素 目前 实验室 24 产业化 15 b 单体电池电压 V 0 4V 0 6V 由材料物理特性决定 c 填充因子 FF 评估太阳电池负载能力的重要因素 FF Im Vm Isc Voc 其中 Isc 短路电流 Voc 开路电压 Im 最佳工作电流 Vm 最佳工作电压 d 标准光强与环境温度 地面 AM1 5 光强 1000W m2 t 25 e 温度对电池性质的影响 例如 在标准状况下 AM1 5 光强 t 25 某电池板输出功率 测得为 100Wp 如果电池 温度升高至 45 时 则电池板输出功率就不到 100Wp 使用太阳能 供电系统的相关说明 蓄电池 也俗称电瓶 是太阳能供电系统的重要器件 它的主要功能 是把太阳能电池板 发的电能即时储存在电瓶内 以供用电设备使用 蓄电池具有储存电能和稳定电压的作用 精品文档 4欢迎下载 蓄电池的主要技术参数是电压和容量 电压是指蓄电池的额定电压即正常工作电压 一般 有 3V 6V 12V 24V 36V 等 容量是指蓄电池储存电量的能力 一般常见的有 4AH 6AH 12AH 20AH 40AH 60AH 120AH 等 如以 40AH 电瓶为例 表示以 4A 电流给蓄电池充电时 10 小时可以充满 若以 1A 电流充 电 则需要 40 小时才能充满 反之放电时也是如此 一般情况下 蓄电池的充放电时间 按 10 小时充放电率为宜 用太阳能电池给蓄电池充电时 太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压 20 30 才能保证给蓄电池正常充电 如给 6V 蓄电池充电需要用 8 9V 太阳能电池 给 12V 蓄电池充电需要用 15 18V 太阳能电池 至于用太阳能电池板给蓄电池充电时 如何匹配为好 主要是看你的实际需要 如果是用 于普通家庭 即白天用太阳能给蓄电池充电 晚上照明 如 蓄电池选用 40AH 电瓶 太阳 能电池选用 305 457MM 15V400MA 10 片并联 电压为 15V 电流为 4A 那么用 10 小时可 以把电瓶充满 若用 20 片并联 用 5 小时可以充满 同样 400 200MM 10W 的单晶硅太 阳能板 用 5 片并联 电压为 18V 电流约为 4A 10 小时可把 40AH 电瓶充满 太阳能电池 305 457MM 15V400MA 功率约为 5 瓦 功率 电压 电流 P UI 10 片并联 为 50 瓦 白天充电 10 小时充的电量为 500 瓦时 晚上可供 100 瓦灯泡 用电 5 小时 即 用电量也为 500 瓦时 若使用 200 瓦用电器 就只能工作 2 5 小时 用太阳能电池给蓄电池充电时 最好在充电电路中加一只整流二极管 以保证在晚上蓄电 池不会通过太阳能电池板反向放电 若加装上充 放电自动保护器更好 可以保证蓄电池 不至于过充电或过放电 对延长蓄电池的寿命有好处 蓄电池的寿命一般为 1 2 年 精品文档 5欢迎下载 若要使用 220V 用电器 则要使用专用的逆变电源 几例太阳能发电供电系统 民用太阳能发电供电系统 1 5W 简易型太阳能发电照明系统 包括 305 457MM 太阳能电池板一块 1N5404 3A 整流二 极管一只 12V7AH 松下免维护电瓶一块 12V9W 节能灯一盏 白天充电一天 晚上可工作 3 4 小时 价格 330 元 套 2 10W 简易型太阳能发电照明系统 包括 305 457MM 太阳能电池板两块 1N5404 3A 整流二极管一只 12V7AH 松下免维护电瓶一块 12V9W 节能灯 2 盏 白天充电一天 晚上可工作 3 4 小时 价格 660 元 套 3 20W 太阳能发电系统 包括多晶硅太阳能电池 20W 一块 密封蓄电池 12V 20AH 一块 自备 控制器一个 12V9W 节能灯 2 盏 300W 逆变器一台 价格 1300 元 套 4 50 瓦多晶硅太阳能发电系统 包括多晶硅太阳能电池板 50W 密封蓄电池 12V 40AH 一块 自备 控制器一台 500W 逆变器一台 12V9W 节能灯 2 盏 3400 元 套 5 50 瓦非晶硅太阳能发电系统 包括非晶硅太阳能电池板 50W 密封蓄电池 12V 40AH 一块 自备 控制器一台 12V9W 节能灯 2 盏 500W 逆变器一台 2800 元 套 6 太阳能庭院灯 包括 10W 晶硅太阳能电池板 12V9W 节能灯 12V7AH 免维护电瓶 智能 光伏控制器 680 元 套 7 太阳能电源控制器 A 型 有过压 欠压 接反 过载短路保护功能 精品文档 6欢迎下载 220 元 台 B 型 除具有 A 型的全部功能外 还有光控功能 白天充电晚上自动点亮灯 240 元 台 C 型还有定时和红外控制功能 360 元 台 8 系列逆变电源 70W80 元 120W120 元 150W140 元 300W220 元 500W360 元 12V9W 节能灯 16 元 光伏独立电站组成图 照明相关术语 光通量 光源每秒种发出的可见光量之和 简单说就是发光量 单位 流明 lm 照度 单位面积内入射的光通量 也就是光通量除以面积所得到的值 单位 勒克司 lux 照度分为水平照度和垂直照度 水平照度为光通量入射水平表面的照度 垂直照 度为光通量入射到垂直面的照度 光强 符号 I 单位坎德拉 cd 说明发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量 亮度 符号 L 单位尼脱 cd m2 说明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量 光效 单位每瓦流明 Lm w 说明 电光源将电能转化为光的能力 以发出的光通量除以耗 电量来表示 平均寿命 单位小时 说明指一批灯泡至百分之五十的数量损坏时的小时数 经济寿命 单位小时 说明在同时考虑灯泡的损坏以及光束输出衰减的状况下 其综合光 精品文档 7欢迎下载 束输出减至一特定的小时数 此比例用于室外的光源为百分之七十 用于室内 的光源如日光灯则为百分之八十 色温 以绝对温度 K 来表示 即将一标准黑体加热 温度升高到一定程度时颜色开始由深 红 浅红 橙黄 白 蓝 逐渐改变 某光源与黑体的颜色相同时 我们将黑体当时的绝对 温度称为该光源之色温 光源色温不同 光色也不同 色温在 3300K 以下 光色偏红给以温暖的感觉 有稳重的气氛 温暖的感觉 色温在 3000 6000K 为中间 人在此色调下无特别明显的视觉心理效果 有爽快的感觉 故称为 中性 色温 色温超过 6000K 光色偏蓝 给人以清冷的感觉 a 色温与亮度 高色温光源照射下 如亮度不高则给人们有一种阴气的气氛 低色温光源照射下 亮度过高会给人们有一种闷热感觉 b 光色的对比 在同一空间使用两种光色差很大的光源 其对比将会出现层次效果 光色对比大时 在获得亮度层次的同时 又可获得光色的层次 采用低色温光源照射 能使红色更鲜艳 采用中色温光源照射 使蓝色具有清凉感 采用高色温光源照射 使物体有冷的感觉 显色性 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性 也就是颜色逼真的程度 光源的显色性是由显色指数来表 明 它表示物体在光下颜色比基准光 太阳光 照明时颜 色的偏离 能较全面反映光源的颜色特性 显色性高的光源对颜色表现较好 我们所见到 的颜色也就接近自然色 显色性低的光源对颜色表现较差 我们所见到的颜色偏差也较大 精品文档 8欢迎下载 国际照明委员会 CIE 把太阳的显色指数定为 100 各类光源的显色指数各不相同 如 高 压钠灯显色指数 Ra 23 荧光灯管显色指数 Ra 60 90 光效 衡量光源节能的重要指标 就是光源发出的光通量除以光源所消耗的功率 单位 流明 瓦 lm w 显色分两种 忠实显色 能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 Ra 高的光源 其数值接近 100 显色性最好 效果显色 要鲜明地强调特定色彩 表现美的生活可以利用加色法来加强显色效果 眩光 视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比 则可以造成视觉不舒适称为眩光 眩光