太阳能电池配套蓄电池和负载的匹配..

精品文档 1欢迎下载 太阳能电池配套蓄电池和负载的匹配太阳能电池配套蓄电池和负载的匹配 1 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 精品文档 2欢迎下载 作电流为 I P U 10 12 0 8A 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 精品文档 3欢迎下载 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 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 精品文档 4欢迎下载 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 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 精品文档 5欢迎下载 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 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 精品文档 6欢迎下载 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 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 精品文档 7欢迎下载 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 精品文档 8欢迎下载 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 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 精品文档 9欢迎下载 以造成视觉不舒适称为眩光 眩光分为失能性眩光和不舒适性 眩光 眩光是影响照明质量的重要因素 电磁干扰 气体放电灯镇流器在使用过程中 会通过辐射 传导等方式对周围电器产生干扰 电磁噪音 可能使周围电器工作异常甚至失控 平均寿命 灯 50 损坏时的时间 高度对比 被识别对象和其背景亮度之差与背景亮度之比 称为亮度对比 对比影响物体的可见度 对比大的物体容易被 观察到 并在视觉上产生近距感和兴奋感 太阳能路灯照明系统太阳能路灯照明系统 太阳能路灯作为独立的照明系统 因其具有不受供电 影响 不用开沟埋线 不消耗常规电能 只要阳光充足就可以 就地安装等特点 因此受到人们的广泛关注 又因其不污染环 境 而被称为绿色环保产品 太阳能路灯即可用于城镇公园 道路 草坪的照明 又可用于人口分布密度较小 交通不便经 济不发达 缺乏常规燃料 难以用常规能源发电 但太阳能资 源丰富的地区 以解决这些地区人们的家用照明问题 近年来 随着太阳能发电产业的迅速发展 光伏应用的领域正在逐渐扩 大 各种光伏新产品不断涌现 在照明路灯中 作为技术和艺 术相结合的太阳能照明系统 太阳能路灯 已开始在美国 法国 精品文档 10欢迎下载 日本等发达国家很多地区得到广泛应用 在我国则处于起步阶 段 目前国内太阳能路灯普遍存在的问题是功率小 光照度相 当于 100W 以下的白炽灯 在遇到连续阴雨时 只能工作 5 天 左右 且在大面积使用时 其启动的时差高达十多分钟 从而 严重影响了阳光电灯的推广和应用 太阳能路灯系统由太阳能 电池组件 蓄电池 电源控制器 发光组件 一般是 led 光源 组成 其中太阳能电池板 蓄电池 光源都连接在在控制器上 所以的指令都有控制器控制 太阳能路灯的工作原理是 白天太阳能电池板把太阳能转化为电能 传给蓄电池 晚上蓄 电池把电能传递给负载 光源 是一个独立的照明系统 太 阳能路灯独立供电 无需预埋输电线 环保美观 安装简易方 便 可免去敷设电缆时对植被的破坏 可用作步行道及公路辅 路的照明 也可用于乡村 海岛 高速公路等照明 系统每天 照明 3 12 小时 可连续 3 5 个阴雨天气正常工作 标准配置 附支架及配件 亮度及样式可据客户要求定制 为客户设计经 济合理的综合解决方案 1 电池组件 35Wp 17V 太阳能电池板 2 蓄电池 38Ah 12V 铅酸蓄电池 3 光源 21W 大功率 LED 灯 4 控制系统 太阳能路灯专用微电脑智能控制器 5 使用温度 20 至 70 6 照明时间 8 小时 3 个阴雨天 注 因太阳能资源 精品文档 11欢迎下载 的地区差异 太阳能供电系统的具体配置应根据客户的实际要 求及安装地点的太阳能辐射量而设计 灯体样式及造型可根据 客户要求单独设计定做 太阳能路灯的组成 太阳能路灯由以 下几个部分组成 太阳能电池板 太阳能控制器 蓄电池组 光源 灯杆及灯具外壳 如输出电源为交流 220V 或 110V 还 要配置逆变器 1 太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心 部分 也是太阳能路灯中价值最高的部分 其作用是将太阳的 辐射能力转换为电能 或送至蓄电池中存储起来 在众多太阳 光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳 能电池及非晶硅太阳能电池等三种 在太阳光充足日照好的东 西部地区 采用多晶硅太阳能电池为好 因为多晶硅太阳能电 池生产工艺相对简单 价格比单晶低 在阴雨天比较多 阳光 相对不是很充足的南方地区 采用单晶硅太阳能电池为好 因 为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定 非晶硅太阳能电池在 室外阳光不足的情况下比较好 因为非晶硅太阳能电池对太阳 光照条件要求比较低 2 太阳能控制器 无论太阳能灯具大小 一个性能良好的 充电放电控制器是必不可少的 为了延长蓄电池的使用寿命 必须对它的充电放电条件加以限制 防止蓄电池过充电及深度 充电 在温差较大的地方 合格的控制器还应具备温度补偿功 能 同时太阳能控制器应兼有路灯控制功能 具有光控 时控 精品文档 12欢迎下载 功能 并应具有夜间自动切控负载功能 便于阴雨天延长路灯 工作时间 3 蓄电池 由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定 所以一般需要配置蓄电池系统才能工作 一般有铅酸蓄电池 Ni Cd 蓄电池 Ni H 蓄电池 蓄电池容量的选择一般要遵循以 下原则 首先在能满足夜晚照明的前提下 把白天太阳能电池 组件的能量尽量存储下来 同时还要能够存储满足连续阴雨天 夜晚照明需要的电能 蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的 需要 蓄电池过大 一方面蓄电池始终处在亏电状态 影响蓄 电池寿命 同时造成浪费 蓄电池应与太阳能电池 用电负荷 路灯 相匹配 可用一种简单方法确定它们之间的关系 太 阳能电池功率必须比负载功率高出 4 倍以上 系统才能正常工 作 太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压 20 30 才能 保证给蓄电池正常负电 蓄电池容量必须比负载日耗量高 6 倍 以上为宜 4 光源 太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正 常使用的重要指标 一般太阳能灯具采用低压节能灯 低压钠 灯 无极灯 DLED 光源 1 低压节能灯 功率小 光效较 高 但使用寿命 2000 小时 电压低灯管发黑 一般适合太阳能 草坪灯 庭院灯 2 低压钠灯 低压钠灯光效高 可达 200Lm w 但需逆变器 低压钠灯价格贵 整个系统造高 采 用较少 3 无极灯 功率小 光效较高 该灯在 220V 纯 精品文档 13欢迎下载 正弦波 频率 50 赫兹 普通市电条件下使用 寿命可以达到 5 万小时 在太阳能灯具上使用寿命大大减少和普通节能灯差不 多 因为太阳能灯具都是方波逆变器 太阳能电源 220V 输出频 率 项位 电压都是不能和普通市电相比的 4 LED LED 灯光源 寿命长 可达 1000000 小时 工作电压低 不需要逆 变器 光效较高 在 90 Lm w 随着技术进步 LED 的性能将进 一步提高 笔者认为 LED 作为太阳能路灯的光源将是一种趋势 5 灯杆及灯具外壳 灯杆的高度应根据道路的宽度 灯具 的间距 道路的照度标准确定 灯具外壳根据我们收集了许多 国外太阳灯资料 在美观和节能之间 大多数都选择节能 灯 具外观要求不高 相对实用就行 太阳能电池配套蓄电池 太阳能电池配套蓄电池 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