太阳能电池系统设计课程设计说明书

1、课 程 设 计 用 纸太阳能电池系统设计课程设计说明书题目道路照明系统中太阳能路灯系统设计 学 院 材料科学与工程学院 专 业 新能源材料与器件 班 级 0906131 姓 名 任敬川 指导老师 邓蕊 老师 2012 年 12 月 13 日设计任务书一、 题目：道路照明系统中太阳能路灯系统设计二、 设计要求：设计结构，并通过计算给出蓄电池容量、太阳电池组件的充电电流和组件的功率。三、 设计成果要求：1. 在设计书的开始部分要有简单的介绍如设计题目，目录等；2. 设计参数合理，设计步骤完整，图与文字结合，解说详细，一目了然；3. 结果必须标准，论述要充分，思路清楚，有条理性，要给出相应的参考文献

2、；4. 整个设计过程要实习者独立完成，尤其是说明书的部分，有不懂或者不清楚的地方可找老师咨询。设计摘要本设计说明书是根据长春理工大学材料科学与工程学院2012年的教学计划的要求设计编写而成的，是与本专业学生所学习的太阳能电池系统设计课程同步的。主要目的是锻炼学生的创新意识，同时能把所学的东西用到实践中，使同学们对这门课程理解更加深刻。本设计说明书主要阐述了太阳能电池路灯的主要组成部分，设计中主要考虑的系统参数，以及设计方案和思路，最后通过一个具体实例介绍了该系统的具体设计方法。本设计结构简单，灵活性、实用性强，适合一些小型的户外照明系统。目录设计摘要2引言41、太阳能路灯系统结构组成511太阳

3、能路灯系统结构51.2太阳能路灯的工作原理52、太阳能路灯的设计原则和设计要求62.1设计原则62.2设计要求63、太阳能路灯系统的设计方案73.1系统设计所需的数据73.2系统设计所需的公式84、太阳能路灯系统参数设计10总结12参考文献13引 言随着经济的发展，社会的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性等优点，太阳能被认为是 21 世纪最重要的能源。目前太阳能应用技术已取得较大突破，并且已较成熟地应用于建筑楼道照明、城市亮化照明、太阳能热水供应及采暖等系统。尤其是太阳能

4、光伏技术的发展，给太阳能在照明中的应用带来了更加广阔的前景。太阳能光伏照明系统凭借其节能、环保、无需布线、自动控制和随时变换位置等优点，在照明行业中起重要的地位。近年来，在我国可再生能源有关政策的推动下，太阳能光伏照明技术和产品得到了广泛应用。本文就太阳能光伏发电路灯照明的设计方法作些简单的介绍。1、太阳能路灯系统结构组成1.1太阳能路灯系统结构太阳能路灯主要由太阳电池组件、支架、光源、控制器、蓄电池或电控箱 ( 内装控制器、蓄电池) 、灯杆、灯具等几部分组成。太阳能路灯的基本组成如图1 所示。图1太阳能路灯结构图1.2太阳能路灯的工作原理白天在阳光的照射下，太阳电池吸收太阳光子能量而发电，通

5、过控制器处理后对蓄电池充电，根据设定好的工作模式，当天黑或周围光照度较低时，蓄电池就通过控制器向光源放电而点亮路灯，当放电达到设定小时数或周围光强较强时，控制器发生动作使蓄电池切断电路，结束太阳能路灯的照明。2、太阳能路灯的设计原则和设计要求2.1设计原则( 1) 从功能上讲太阳能路灯道路照明系统主要是提供足够照明亮度的以保证交通安全，提高交通运输效率，保障人身安全，提供美观舒适的环境；( 2) 在满足道路照明各项功能需要的基础上，提高道路照明系统的能效，降低系统功耗，节约能源，减少污染，以达到节能和环保的目的；( 3) 在以上来两点设计原则的基础上，还要结合当地的光资源情况、当地阴雨天气情况

6、、电池板受灰尘覆盖、温度影响、控制器、蓄电池的各种效率等实际情况进行综合考虑。2.2设计要求( 1) 太阳电池组件电压和功率的计算和合理选用；( 2) 蓄电池容量、充放电控制和充放电状态显示；( 3) 连续阴雨天五天左右路灯仍能照明。3、太阳能路灯系统的设计方案3.1系统设计所需的数据（1）太阳能路灯使用地的确定峰值小时数：这是决定太阳电池板平均每天接受有效光照时间的参数，它直接决定了太阳电池组件的功率大小的选择。（2）路灯所选用光源的参数：主要是光源的工作电压和功率。这两个参数的大小直接影响着整个系统的参数设计。（3）路灯每天晚上工作的时间：即路灯每天晚上需要的照明时间，这是决定太阳能路灯系

7、统中太阳电池组件功率大小的最核心参数，通过确定工作时间，可以初步计算负载每天的功耗和与之相应的太阳电池组件的充电电流的大小。（4）路灯需要保持的连续阴雨天数，两个连续阴雨天之间的间隔天数：太阳能路灯要保证在连续阴雨天仍能够正常使用，故我们要考虑需要保持的连续阴雨天数和两个连续阴雨天之间的间隔天数，这两个参数直接决定了蓄电池容量的大小，同时还影响到太阳电池的组件功率。3.2系统设计所需的公式（1）负载电流的计算：式中：为负载电流，单位；为每盏灯的额定功率，单位；为额定工作电压，单位；为灯具个数。（2）蓄电池容量需求的计算：式中：为蓄电池的容量，单位；为负载电流，单位；为路灯每天的工作时间，单位；

8、为连续阴雨天数，单位；为蓄电池的放电深度。（3）满足日需要的充电电流的计算：式中：为满足日需要的充电电流，单位； 为负载电流，单位；为路灯每天的工作时间，单位；为每天的峰值小时数，单位；（4）恢复阴雨天电池容量的充电电流的计算：式中：为恢复阴雨天电池容量的充电电流，单位；为蓄电池的容量，单位；为蓄电池的放电深度；为每天的峰值小时数，单位；为两个连续阴雨天数间隔天数，单位。（5）太阳能电池组件的峰值功率的计算：式中：为太阳能电池组件的峰值功率，单位；为满足日需要的充电电流，单位；为恢复阴雨天电池容量的充电电流，单位；为太阳能电池组件电压，单位。（6）太阳能电池组件的充电电流的计算：式中：为太阳能

9、电池组件的充电电流，单位；为满足日需要的充电电流，单位；为恢复阴雨天电池容量的充电电流，单位；为蓄电池的充电效率。4、太阳能路灯系统参数设计以某校动物园的太阳能路灯为例：太阳能路灯光源功率为30W2只，共60W，工作电压为直流12V，太阳能路灯每夜累计照明7h，太阳能电池组件平均每天有效接收光照时间为4.5h，连续阴雨天数为5d，两个连续阴雨天之间的间隔天数最短为10d。具体设计过程如下：（1）负载电流的计算：（2）蓄电池容量需求的计算：（3）满足日需要的充电电流的计算：（4）恢复阴雨天电池容量的充电电流的计算：（5）太阳能电池组件的峰值功率的计算：（6）如果太阳能电池组件要预留20%的容量，

10、则实际太阳能电池组件的峰值功率应为：（7）太阳能电池组件的充电电流的计算：总结本次设计是根据太阳能电池系统设计以及指导老师的要求进行的，经过查找精确的实验数据和严格的理论设计，并且参考了相关的文献和书籍，最终得到的关于太阳能路灯系统的设计方法。通过本次设计，我学到了很多知识：第一、我学到了如何自己动手解决问题，锻炼了动手能力，让我能把之前学到的东西运用到实践中去，真正地做到学以致用；第二、使我更进一步地了解了课本上知识，不再是简单的记忆的过程了，在设计中通过认真地思考，使我对太阳能电池系统设计这门课程的理解更加深刻； 第三、通过查找一些数据，使我对太阳能电池的理解更加具体，对它的发展和应用也有了一定的了解；第四、通过这次设计实习，我明白了自己的缺点和不足，使我能够更加正确地认识自己，这对我以后的工作和学习都将有很大的益处。由于时间的原因，以及知识和能力的切缺，本实验还存在很多不足，在应用中还可能会遇到一些问题，希望老师能给予指导和批评。参考文献1 赵恒利 李 雷 何京鸿， 浅析太阳能路灯的设计 楚雄师范学院学报，第二十八卷第九期，2012年9月。2 陈维 沈辉， 太阳能LED路灯照明系统优化设计 中山大学学报(自然科学版)，