太阳能光伏发电照明系统设计

1、太阳能光伏发电照明系统设计（环境与城市建设学院 安全工程01班）摘 要：本文简要分析在高校自习室或其他大型公共照明的地方。简要介绍太阳能电池组件的选择，对蓄电池实现分支同时均分充管理，提高太阳能的利用率和系统的寿命。太阳能光伏发电系统的效率优化。关键词：太阳能光伏发电；LED照明；分只同时均充；PLC；（1） 太阳能光伏发电的基本原理：利用太阳光辐射能作用于半导体板，当太阳光入射能量大于半导体板的导带底与价带顶之间能量差事，板里的电子从价带激发到导带，一个个光生电子空穴对载流子，并随即被半导体板里原处于平衡状态的PN结势垒电场作用，电子空穴对被分离，扩散，电子留在N区，空穴留在P区，在不断的激

2、发，分离，扩散的过程中，在PN结两侧分别积累了大量空穴和电子，形成强大的势垒电势，即光生电势。这就是将太阳能转化为电能的总过程【2】。 其基本原理系统框图如图1所示3。0 引言绿色能源和可持续发展问题是人类发展面临的重大课题。开发新能源及对现有能源的充分利用受到社会的普遍关注。在中国，照明所消耗的电能占全国用电总量的12%左右，在能源消耗中电能占有很大的份额【1】。作为一种取之不尽、用之不竭,安全环保的能源备受亲睐.太阳能光伏发电与LED照明的结合应用将是能源和环保主题中的一大亮点。1 太阳能光伏发电照明系统太阳能光伏发电照明系统主要由太阳能电池方阵，控制器，蓄电池和灯具等。图1 照明系统框图

3、（2） PLE的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和充电电压。实现快捷、平稳、高效充电，并在充电过程中减少损耗，尽量延长蓄电池的寿命，同时防止蓄电池过充电和过放电。（3） DCDC转换模块将为蓄电池输出非稳定电压转换成稳定的直流电压，对蓄电池组分只同时均衡充电，是蓄电池组储存能量。传统的充电方法是把蓄电池串联起来，统一充电。这种充电方法没有考虑到分只蓄电池之间的内阻、容量、化学特性的差异，易使蓄电池组中一些产生过充放电，是电池性能下降，从而导致整组蓄电池性能急剧下降。为此，采用一种新型的蓄电池充电方法分只同时均充法，充电原理如图2所示。首先，太阳能电池板的输出电压经过各均充模块对各只蓄电池均

4、衡充电，同时管理系统对各只蓄电池进行实时电压检测。若发现某蓄电池达到充电满值电压时，由PLC发出指令，立即停止对该只蓄电池的充电，其余未充满的各只蓄电池继续均衡充电，直至所有蓄电池都充满未止。蓄电池分只同时均充法既保证了蓄电池组中每只蓄电池均能充满，又能保证每只电池不会发生过充电及过发电情况，提高了蓄电池组容量的有效利用率及每只蓄电池的使用寿命。图2 据充模式原理图（4） 蓄电池。在光伏发电系统中，蓄电选用原则：保证在两个连续阴雨天之间的最短间隔天数内的发电量，不进攻负载使用，还需要补充蓄电池在最长连续阴雨天内所消耗的电量。蓄电池的安装容量计算公式如下4： 蓄电池安装容量（Ah）=负载工作电流

5、（）×（工作时数/天）×（连续阴雨天数+1）/蓄电池有效效率 下面是光伏应用系统常用蓄电池技术对比的研究结果，如表1所示5。表1 光伏照明系统常用的蓄电池对比结果护，采用锂蓄电池较为理想。（5） 灯具。光源发展历史为：白炽灯表2 各类灯具总效率对照 LED灯。各类灯具如表2所示。LED:90×0.90×0.90×0.90=65.61 Lm/W；荧光灯计算：80×0.85×0.60×0.60=24.5 Lm/W；普通灯泡：20×0.10×0.60×0.60=7.2 Lm/W。可见，LED

6、灯具时一般荧光灯的2.6倍，是普通灯泡的9倍【6】用最广泛的太阳能电池，是单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜太阳能电池等3种光伏产品。单晶硅电池，是建立在高质量单晶硅材料和相关加工处理工艺基础上的，它的转换效率高技术也最为成熟。多晶硅电池与单晶硅相比由于所使用的硅远比单晶硅少，其成本远低于单晶硅电池，因此有独特的优势。但由于它存在的晶粒界面和晶格错位的明。并且LED具有节能环保、体积小、显色性高（能为自习或其他照明场所营造一个更加舒适的视觉环境）等特点。因此，采用LED作为灯具较为理想。显缺陷，造成多晶硅的光电转换效率一直无法突破20%，低于单晶硅电池。面薄膜太阳能电池则是另一种光伏发电方式。目前，

7、薄膜电池主表3 三种太阳能电池效率对比要有硅基薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化TiO2电池。3种电池转换效率如表3所示。高校图书馆或其他照明场所如果是平顶的楼顶的面积都比较大，例如衢州学院的图书馆，有效使用面积就达1500Km2以上，不缺太阳能电池组件的摆放面积。应此，建议使用较为经济多晶硅电池，作为太阳能发电板阵列【7】使用效率。3 总结太阳能作为清洁并且取之不尽用之不竭的能源和LED新型节能灯具，再加上科学技术的发展，太阳能光伏发电照明系统必将广泛运用。参考文献1王长贵，王斯成.太阳能光伏发电应用技术M.化学工业出版社，2005.922. 2刘洋洋.绿色生态住宅小区太阳能光伏发电系

8、统的应用刍议J.科技风,2011.225.3余发平.LED光伏照明系统优化设计D.合肥：合肥工业大学,2006(5)548. 4刘慧萍，刘慧雯.太阳能光伏发电路灯照明工程设计方法探析.J.新能源与环境,2009(12).5Deo Prasad,designing With solar Power Images Publishing.Dist A/C.2006. 6冯忠,张玉珍.研发楼太阳能光伏发电-LED照明系统构想J.有色冶金设计与研究,2009,30(5).7闫智勇，马晓丽，闫智广.高校图书馆太阳能光伏照明系统应用与研究J.深圳职业技术学院报，2010，33（5）.8Robert Fost

9、er,Majid Gharssemi,Alma Cote.Solar Energy Renewable Energy And The EnvironmentM.人民邮电出版社，2007（1）.116117.。2 太阳能光伏发电照明系统的效率优化（1） 提高光伏组件的发电效率目前硅太阳能电池的较为理想转换效率的上限值为33%左右，而其材料效率的提升空间相当有限，因此将光伏组件性能充分利用是大有可为的。首先，应选择最佳倾角，同城该倾角值为当地的纬度值。其次，在电池片受光面增加增透膜，在其背光面涂上增反膜，提高光能使用效率。最后，每年用湿毛巾擦拭受光面，提高光线的入射效率。（2） 采用具有UPS功能的并网光伏系统这样做的优点。首先，对于特殊情况蓄电池不能完全供给