【正文】 太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 目 錄 中英文 摘要 .............................................................. 1 第一章 緒論 ............................................................ 2 世界能源與環(huán)境的問題 ............................................ 2 太陽能照明的意義現(xiàn)狀以及發(fā)展前景 ................................ 3 太陽能照明的 意義 .......................................... 3 太陽能照明 現(xiàn)狀 ............................................ 5 太陽能照明 前景 ............................................ 6 研究內(nèi)容 ........................................................ 7 第二章 太陽能光伏電池 ................................................... 8 太陽能光伏電池的概述以及工作原理 ................................ 8 太陽能光伏電池的特性 ............................................ 8 太陽能光伏電池的分類 ........................................... 10 第三章 太陽能 1kW 照明系統(tǒng) 設(shè)計(jì) .......................................... 12 太陽能照明系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)及其 工作原理 ............................... 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................... 14 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................ 14 太陽能電池設(shè)計(jì) .......................................... 16 蓄電池 .................................................. 18 燈具選擇 ....................................................... 22 各種燈具的特性比較 ...................................... 22 LED 燈的特點(diǎn) ............................................ 23 第四章 太陽能 1kW 照明系統(tǒng) 安裝設(shè)計(jì) ...................................... 25 太陽能 LED 照明系統(tǒng)選型 ......................................... 25 太陽能 LED 燈安裝圖 ............................................. 30 總 結(jié) ................................................................ 31 致 謝 ............................................................... 32 參考文獻(xiàn) ............................................................... 33 附錄 A 我國各大城市的太 陽能輻射參數(shù) ................................... 35 太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 1 太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 摘要： 社會(huì)不斷發(fā)展，一次性能源越發(fā)匱乏，全球性的能源緊缺問題日趨嚴(yán)重，開發(fā)利用新能源對(duì)社會(huì)的發(fā)展有重要意義。利用太陽能發(fā)電照明，不僅可以減緩一次性能源的消耗速度，還對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的太陽能照明系統(tǒng)，首先要了解太陽能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)太陽能照明系統(tǒng)中的太陽能電池、蓄電池、太陽能電池組件支架、控制器以及燈具等作一個(gè)詳細(xì)的分析、比較，再根據(jù)光伏發(fā)電的原理特性、蓄電池的充放電特性等系統(tǒng)的詳細(xì)計(jì)算 分析，得出系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)選擇系統(tǒng)所需的合適器件。系統(tǒng)采用 環(huán)保、節(jié)能的大功率白光 LED 作為照明燈源 以及 PWM 智能控制器，使得太陽能照明系統(tǒng)能自動(dòng)控制充放電以及負(fù)載功耗，降低了系統(tǒng)能量消耗。 關(guān)鍵詞 ： 太陽能照明系統(tǒng) ， 光伏發(fā)電 ， 智能控制， LED 燈 Solar lighting system analysis and design Social development, onetime energy increasingly scarce, and the global energy shortage problem increasingly serious, the development and utilization of new energy has important significance to the development of the of solar power lighting, can slow the oneoff energy consumption not only, also have significant promoting effect on the development of social a separate solar lighting system, must first understand the structure of solar lighting system, solar cells in solar lighting system, battery, solar modules, controllers, and lamps and lanterns make a detailed analysis and parison, and then based on the principle of photovoltaic power generation characteristics, the detailed calculation of battery charging and discharging characteristics of the system analysis, to obtain the parameters of the system, choose appropriate devices required by the system according to uses the environmental protection, energy saving high power white LED as light source and PWM intelligent controller, making solar energy lighting system can automatically control charge and discharge and load power consumption, reduce the system energy consumption. Keywords : solar lighting systems, photovoltaic power generation, intelligent control, LED lights 太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 2 第一章 緒論 世界能源與環(huán)境的問題 能源是人類生產(chǎn)、生活的基礎(chǔ)，是人類經(jīng)濟(jì)及文化活動(dòng)的動(dòng)力來源。從原 始社會(huì)開始直至科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，人類不斷地從自然界索取，探求適合生存和發(fā)展的各種能源，石油、煤炭、天然氣等化石能源一直是人類所用能源的主要來源。隨著社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人類生活水平的 不斷 提高、人類文明的建設(shè)都是建立在對(duì)能源的消耗上。 從 20 世紀(jì) 至今的 ，人類所 消耗 的一次 性 能源主要 包括 石油、煤炭和天然氣等化石能源。這些化石能源本質(zhì)上 都是由千百 萬年 前 太陽輻射到地球上的 光能中的 一部分儲(chǔ)存 在 古生物 體中轉(zhuǎn)化而成的 。由于 社會(huì) 的發(fā)展和人口的增長，能源需求日益增加，近幾百年來人類社會(huì)的發(fā)展已經(jīng)消耗了地球上大部分的不可再生能源，并 且隨著 社會(huì) 的發(fā)展、人口的增加，未來世界 人類消耗 能源 的總 量將持續(xù)增長， 全球 的化石能源總有一天將 會(huì)消耗殆盡 。此外，大量 燃燒 化石 能源 造成大氣污濁 以及 其他類型環(huán)境污染 和 生態(tài)破壞， 嚴(yán)重威脅 人類 的 生存 與發(fā)展 。目前，酸雨和地球溫室效應(yīng)的產(chǎn)生都是燃燒化石能源所排放出的含氧硫化物和二氧化碳直接造成的， 如今 全 球 每天產(chǎn)生約 1 億噸 的 CO2氣體， 嚴(yán)重影響了全球的氣候條件 。如果不控制 CO2氣體 的排放量 ，溫室效應(yīng)將融化 地球 兩極的冰 川 ，這可能 會(huì)引起全球 海平面上升 幾米高度 ，四分之一的人類生活空間將 因 此 而 受到 嚴(yán)重 威脅。此外，嚴(yán)重的環(huán)境污染 還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的社 會(huì)問題，如水污染使水環(huán)境惡化，導(dǎo)致飲用水源的質(zhì)量下降，人的身體健康受到嚴(yán)重威脅；城市的空氣污染造成人類的各種怪病發(fā)病率升高，引起胎兒早產(chǎn)或畸形等等 。根據(jù)世界能源權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析， 截至 2021 年年底止，按 已經(jīng)探明的化石能源儲(chǔ)量以及開采速度來計(jì)算，全球石油剩余可采年限僅有 年，其年占世界能源總消耗量的 %，國內(nèi)剩余可開采年限為 年；天然氣剩余可采年限 年，其年占世界能源總消耗量的 %，國內(nèi)剩余可開采年限 年；煤炭剩余可采年限 204 年，其年占世界能源總消耗量的 %，國內(nèi)剩余可開采年限 年；鈾剩余可采年限 71 年，其年占世界能源總消耗量的 %，國內(nèi)剩余可開采年限為 50 年。 可見全球可開采的各種一次能 源儲(chǔ)量已經(jīng)很少，與世界相比，中國各種一次能源資源都比世界平均水平低，中國面臨的能源需求問題更加嚴(yán)峻。 圖 所示為 全球能源總消耗量結(jié)構(gòu)圖。 太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 3 圖 全球能源總消耗量結(jié)構(gòu)圖 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，世界的發(fā)展迎來全球較大的轉(zhuǎn)折期，即面對(duì)地球環(huán)境問題和能源枯竭問題。 地球生存環(huán)境的快速惡化與人類文明的高度發(fā)展己經(jīng)形成一對(duì)十分突出的矛盾，這是全世界能源工作者所面臨 的嚴(yán)峻命題和挑戰(zhàn)。如何保護(hù)好人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境同時(shí)又能合理地開發(fā)和利用能源，已經(jīng)成為了一個(gè)全球性的大問題。形勢是非常嚴(yán)峻的，在環(huán)境保護(hù)和資源有限的雙重要求制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)，這就要求我們必須尋求綠色可再生的清潔能源作為替代能源。所以，人類要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所必須采取的措施是開發(fā)利用各種綠色能源和可再生能源。從能源供應(yīng)和符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的多種因素考慮，太陽能是最理想的綠色能源。根據(jù)權(quán)威專家的預(yù)測，太陽能將是 21 世紀(jì)最重要的能源之一。 太陽能照明的意義現(xiàn)狀以及發(fā)展前景 太陽能照明的 意義 近年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油、天然氣等一次能源已經(jīng)日益匱乏，據(jù)估計(jì)，地球上現(xiàn)有已探明的可采石油，大約只能供應(yīng) 50 年（天然氣為 6070 年，煤炭約 200 年），同時(shí)由于能源短缺問題導(dǎo)致石油、天然氣等價(jià)格居高不下，更進(jìn)一步威脅世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。針對(duì)日益緊迫的能源危機(jī)，世界多數(shù)國家對(duì)能源問題都很重視，我們需要開發(fā)豐太陽能照明系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 4 富、安全的新能源代替即將枯竭的煤、石油、天然氣等地球上所剩無幾的不可再生能源。從某種意義上講，太陽能無污染、無噪聲，具有綠色環(huán)保、取之不盡、無論世界何處都能使用的特點(diǎn)，是最理想的能源。地 球每秒鐘獲得的太陽能量相當(dāng)于燃燒 500 萬噸優(yōu)質(zhì)煤發(fā)出的能量，地球每小時(shí)獲得的太陽能可滿足全球全年的能量需求。如果要把太陽能轉(zhuǎn)化為電能為人類所用，按目前的發(fā)電水平，每天可獲得 179。 10 7 億度電?？梢哉f，太陽能取之不盡、用之不竭，同時(shí)由于其發(fā)電過程不產(chǎn)生 CO