【文章內(nèi)容簡介】 定義的 101 標(biāo)準(zhǔn)，輻射強(qiáng)度 1000W/m2，大氣質(zhì)量 ，電池溫度 25℃條件下，太陽能電池的輸出功率。 不同的時(shí)間，不同的地點(diǎn)，同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。所謂標(biāo)準(zhǔn)條件，接近平時(shí)晴天中午 前后的太陽光照條件。表 即為我國不同地區(qū)太陽光照條件對比，表 為 年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)對應(yīng)表。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 9 表 我國不同地區(qū)太陽光照條件 Table Solar illumination conditions in different regions of China 區(qū)域劃分 豐富地區(qū) 比較豐富地區(qū) 可以利用地區(qū) 貧乏地區(qū) 年總輻射量 ≥ 580 500～ 580 420～ 500 ≤ 420 千焦 /厘米 不宜用太陽能 地域 內(nèi)蒙西部、甘 新疆北部、東北、 東北北端、內(nèi)蒙呼 重慶、四川、 肅西部、新疆、 內(nèi)蒙東部、華北、 盟、長江下游、福 貴州、廣西、 南部、青藏高 陜北、寧 夏、甘 建、廣州、廣西、 江西部分地 原 肅部分、青藏高 貴州部分、云南、 區(qū) 原東側(cè)、海南、 河南、陜西 臺(tái)灣 連續(xù)陰雨天 2 3 7 5 表 年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)對應(yīng)表 Table The total radiation and daily average peak sunshine hours of the corresponding table 年總輻射量 (千焦 /厘米 ) 420 460 500 540 580 620 660 700 740 平均峰值日照時(shí)數(shù)（ h） 路燈桿一般在 5m以上 ，重心較高，大部分太陽電池板都是懸掛式，為增強(qiáng)整套設(shè)備的抗風(fēng)力，一般選擇多塊太陽電池板組成所需要的組件功率。即在實(shí)際運(yùn)行中，按照所需要的功率等級和電壓等級可以將若干單個(gè)光伏電池串并聯(lián)組成光伏陣列。 表 我國主要城市年平均日照時(shí)間及最佳安裝轉(zhuǎn)角 State average sunshine time of major cities and the best installation angle 城 市 緯度 最佳傾角 年平均日照時(shí)間 城市 緯度 最佳傾 角 年平均日照時(shí)間 Φ (176。 ) (h) Φ (176。 ) (h) 哈爾濱 Φ +3 杭州 Φ +3 長春 Φ +1 南昌 Φ +2 沈陽 Φ +1 福州 Φ +4 北京 Φ +4 5 濟(jì)南 Φ +6 天津 Φ +5 鄭州 Φ +7 呼和 Φ +3 武漢 Φ +7 太原 Φ +5 長沙 Φ +6 烏魯 Φ +12 廣州 Φ 7 木齊 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 10 續(xù)表 1 城 市 緯度 最佳傾角 年平均日照時(shí)間 城市 緯度 最佳傾角 年平均日照時(shí) 間 Φ (176。 ) (h) Φ (176。 ) (h) 西寧 Φ +1 ?？? Φ +12 蘭州 Φ +8 南寧 Φ +5 銀川 Φ +2 成都 Φ +2 西安 Φ +14 貴陽 Φ +8 上海 Φ +3 昆明 Φ 8 南京 Φ +5 拉 薩 Φ 8 合肥 Φ +9 太陽能控制器 無論太陽能燈具大小，一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充電放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能，具有光控、時(shí)空、溫控等功能選擇，具有調(diào)光功能，并應(yīng)具有夜間自動(dòng)切控負(fù)載功能，便于陰雨天延長路燈工作時(shí)間。 要給 蓄電池充電，太陽板的輸出電壓必須高于電池的當(dāng)前電壓，否則輸出電流就會(huì)接近 0。所以，為了安全起見，太陽能板在制造出廠時(shí)，太陽能板的峰值電壓（ Vpp）大約在 17V左右，這是以環(huán)境溫度為 25176。C 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的。這樣設(shè)定的原因，在于當(dāng)天氣非常熱的時(shí)候，太陽能板的峰值電壓 Vpp 會(huì)降到 15V左右，但是在寒冷的天氣里，太陽能的峰值電壓 Vpp 可以達(dá)到 18V。傳統(tǒng)的太陽能充放電控制器就有點(diǎn)象手動(dòng)檔的變速箱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增高的時(shí)候，如果變速箱的檔位不相應(yīng)提高的話，勢必會(huì)影響車速。但是對于傳統(tǒng)控制器來說，充電參數(shù)都是在出廠之前 就設(shè)定好的，這就像車的檔位被固定設(shè)置在 1 檔。那么不管你怎樣用力的踩油門，車的速度也是有限的。而MPPT 控制器是自動(dòng)擋的。它會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)檔位，始終讓汽車在最合理的效率水平運(yùn)行。即 MPPT 控制器會(huì)實(shí)時(shí)跟蹤太陽能板中的最大的功率點(diǎn)，來發(fā)揮出太陽能板的最大功效。電壓越高，通過最大功率點(diǎn)跟蹤，就可以輸出更多的電量，從而提高充電效率。所謂最大功率點(diǎn)跟蹤，即是指控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測太陽能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值 (VI)，使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。理論上講，使用 MPPT 控制器的太陽能發(fā)電系統(tǒng)會(huì)比 傳統(tǒng)的效率提高 50%，但是跟據(jù)我們的實(shí)際畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 11 測試，由于周圍環(huán)境影響與各種能量損失，最終的效率也可以提高 20%~30%。從這個(gè)意義上講， MPPT 太陽能充放電控制器，勢必會(huì)最終取代傳統(tǒng)太陽能控制器。 蓄電池的選擇 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。蓄電池在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到夜晚需要照明的時(shí)候再釋放出來。（ 1）類型選擇。其類型一般有鉛酸蓄電池（適于低溫高倍率放電，比能量偏低，目前大部分太陽能路燈采用，密封免維護(hù)，價(jià)格低。注意防止鉛酸 污染，應(yīng)逐步淘汰） NiH 蓄電池（放電倍率高、低溫性能好，循環(huán)壽命長，小型系統(tǒng)采用。注意防止福污染） NiCd 蓄電池（高倍率放電，低溫性能好，價(jià)格便宜，無污染，為綠色環(huán)保電池。小型系統(tǒng)采用，要大力提倡）目前廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳銘蓄電池三種。在此次設(shè)計(jì)中采用鉛酸蓄電池。 (2）容量選擇。蓄電池容量過小，不能滿足夜晚照明的需要；容量過大，蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，也造成浪費(fèi)。蓄電池容量 (Ah)與負(fù)載容量 (Ah)之比宜在 3~6 倍以上：連續(xù)陰雨天數(shù)較少地區(qū)約為 3~4 倍以上 ，連續(xù)陰雨天數(shù)較多地區(qū)約為 5~6 倍以上。（ 3）蓄電池聯(lián)結(jié)。并聯(lián)連接時(shí)，要考慮各單體電池間的不平衡影響。并聯(lián)組數(shù)不宜超過 4組。注意蓄電池防盜。 太陽能用蓄電池的幾點(diǎn)特殊要求 (1)額定容量?，F(xiàn)有固定型 VRLA 電池，機(jī)械、郵電、電力等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為 10 小時(shí)率容量。 JB／ T96531999《儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 30 小時(shí)率容量，主要是針對干荷電鉛酸蓄電池而言。對于固定型 VRLA 電池，最好采用 20 小時(shí)率或 24 小時(shí)率，以滿足每天使用 5H、能承受 3 天無太陽或無風(fēng)時(shí)的日常供電。 (2)低溫放電和充電的性能。 (3)充電效率和深放電后的恢復(fù)性能。由于VRLA 蓄電池在運(yùn)行中處于不完全充電狀態(tài)，有時(shí)還存在深放電后的靜置，所以蓄電池的充電效率和深放電后的恢復(fù)性能是很重要的指標(biāo)。 (4)使用壽命。 12V系列在 5 年左右， 2V系列在 8 年左右。 (5)可在海拔 5000m以上的地方使用。 (6)蓄電池組內(nèi)各單體電池的一致性。單體電池的一致性不僅包括電池的開路電壓、初期容量，而且還包括電池的內(nèi)阻、自放電以及 Ah 充電效率等方面。這就要求從鑄板工序開始到各項(xiàng)檢測都必須控制在較小公差范圍內(nèi)。采用機(jī)械鑄板、涂板、極板定量稱重和定量灌酸灌膠等工序是 電池均一性的基本保障。 光源和應(yīng)用 太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、 LED 光源。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 12 光源與太陽能系統(tǒng)有兩種形式 :一種是配太陽能獨(dú)立供電的 HID 燈電子鎮(zhèn)流器 (或稱觸發(fā)器，下同。 ):直接由蓄電池供電，實(shí)際上是 DC/AC 高頻變換器。因此，太陽能路燈照明系統(tǒng)一般無需另加 DC/AC 逆變器，減少了電路損耗。此形式適合新建太陽能路燈工程。另一種是配傳統(tǒng) HID 燈電子鎮(zhèn)流器 :接于 AC220 市電電源，其電子鎮(zhèn)流器本質(zhì)上是 AC/DC/AC 高頻 變換器。如與太陽能系統(tǒng)連接，需在蓄電池與 HID 燈電子鎮(zhèn)流器間增加 DC/AC 小功率逆變器。此形式適合路燈改造。具體的應(yīng)用 :太陽能 LED 燈、HID 燈、無極燈路燈功率多在 70W 以下，個(gè)別在 100W 以上，一般用在支路和人行道照明。小功率太陽能 LED 燈、節(jié)能燈用在草坪、景觀照明。 幾種照明光源的性能指標(biāo)：（ 1）低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命 2021小時(shí)，電壓低燈管發(fā)黑，一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。（ 2）低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達(dá) 200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價(jià)格貴，整個(gè)系統(tǒng)造高，采用較少。（ 3）無極燈：功率小，光效較高。該燈在 220V（純正弦波，頻率 50 赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到 5 萬小時(shí)，在太陽能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多（因?yàn)樘柲軣艟叨际欠讲孀兤?，太陽能電?220V輸出頻率、項(xiàng)位、電壓都是不能和普通市電相比的）。（ 4） LED： LED 燈光源，壽命長，可達(dá) 1 000 000 小時(shí)，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn) 50Lm/w，進(jìn)口 80Lm/w。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED 的性能將進(jìn)一步提高。筆者認(rèn)為 LED 作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢。所以，綜上所述，本路燈設(shè)計(jì)方案選 擇 LED 燈光源。 工作原理 系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至 10lux 左右、太陽能電池板開路電壓 ，充放電控制器偵測到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電 小時(shí)后，充放電控制器動(dòng)作，蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。 太陽能路燈需要解決的問題 太陽能路燈還有以下問題善待提高： (1)提高太陽能電池轉(zhuǎn)換率。單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換率只有 17%左右 (多晶硅約 13%，非晶硅 10%以下 )，而控制器、蓄電池、逆變器等的效率均遠(yuǎn)高于此。太陽能電池的轉(zhuǎn)換率低，限制了路燈功率，使太陽能路燈不宜用在主干道照明。（ 2）降低太陽能電池價(jià)格減低太陽能電池價(jià)格，是推廣太陽能路燈的途徑之一。（ 3）提商蓄電池壽命太陽能電池的使用壽命 25 年以上，普通蓄電池 的使用壽命在 2~3 年，蓄電池是太陽能電力系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。蓄電池短壽命，使 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) :