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太阳能发电系统的设计及实例


太阳能发电系统的设计
太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出 电源为交流 220V 或 110V,还需要配置逆变器。各部分的作用为: (一)太阳能电池组件:太阳能电池组件是太阳能供电系统中的核心部分,也 是太阳能供电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能, 或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成

本将直 接决定整个系统的质量和成本。 (二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对 蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器 还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器 的可选项。 (三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池 或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池组件所供出的电能储存起来,到需 要的时候再释放出来。 (四)逆变器:在很多场合,都需要提供 220VAC、110VAC 的交流电源。由于 太阳能的直接输出一般都是 12VDC、24VDC、48VDC。为能向 220VAC 的电 器提供电能,需要将太阳能供电系统所供出的直流电能转换成交流电能,因此需 要使用 DC-AC 逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到 DC-DC 逆变器,如将 24VDC 的电能转换成 5VDC 的电能(注意,不是简单的 降压)。 原理图如下: 2、太阳能供电系统的设计需要考虑如下因素: Q1、 太阳能供电系统在哪个地区使用?该地日光辐射情况如何? Q2、 系统的负载功率多大? Q3、 系统的输出电压是多少,直流还是交流? Q4、 系统每天需要工作多少小时? Q5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少天? Q6、 负载的情况,纯电阻性、电容性还是电感性,启动电流多大? Q7、 系统需求的数量,数量越大,发电成本会降低。

一般性的设计,设太阳能电池板功率为 Wt,效率 r,每天有效时间为 T,而负载 的功率为 P(单位瓦特),工作时间为 t,则 WtxrxT=Pxt 蓄电池容量计算为: 设蓄电池电压选 U 伏,设容量为 P 安时,综合效 率 80%,连续阴雨天为 n 则: PxUx80%=Pxtxn

我需要用太阳能板对蓄电池(铅酸)充电, 我需要用太阳能板对蓄电池(铅酸)充电,蓄电池 200W,要求日照 , 充足的条件下 6 小时充满,我要选择功率多大的太阳能板? 小时充满,我要选择功率多大的太阳能板?
要求日照充足的条件下 6 小时充满,蓄电池 200W。 要求太阳能电池板的功率为 y W, 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成; 太阳能直流发电系统则不包括逆变器。 为了使太阳能发电系统能为负载提供足够 的电源,就要根据用电器的功率,合理选择各部件。 也就是说,太阳能电池板的实际输出功率为 200W。 粗略的计算方法是: 太阳能电池板吸收能量转化需要损耗, 转换效率为 80~95%, 考虑到充电效率和 充电过程中的损耗,这个过程的损耗为 60%~75% 分别取 90%,70%,则 y * 90% * 70* = 200, 求出 y=317.5 W 当然这只是粗略的求法,只是做个参考。比较准确的算法是计算太阳能板的发电 功率。 太阳能电池板容量是指平板式太阳能板发电功率 Wp。太阳能发电功率量值取决 于负载 24h 所消耗的电力,由负载额定电源与负载 24h 所消耗的电力,决定了 负载 24h 消耗的容量 P(AH),再考虑到平均每天日照时数及阴雨天造成的影 响,计算出太阳能电池阵列工作电流 IP(A)。 由负载额定电源,选取蓄电池公称电压,由蓄电池公称电压来确定蓄电池串联 个数及蓄电池浮充电压 VF(V),再考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温 升电压 VT(v)及反充二极管 P-N 结的压降 VD (v)所造成的影响,则可计 算出太阳能电池阵列的工作电压 VP(V),由太阳能电池阵列工作电源 IP(A) 与工作电压 VP(v),便可决定平板式太阳能板发电功率,从而设计出太阳能板 容量,由设计出的容量 Wp 与太阳能电池阵列工作电压 VP,确定硅电池平板的 串联块数与并联组数。 太阳能电池阵列的具体设计步骤如下: 1.计算负载 24h 消耗容量 P: P=H/V V——负载额定电源 2.选定每天日照时数 T(H)。 3.计算太阳能阵列工作电流。 IP=P(1+Q)/T Q——按阴雨期富余系数 Q=0.21~1.00 4.确定蓄电池浮充电压 VF。

镉镍(GN)和铅酸(CS)蓄电池的单体浮充电压分别为 1.4~1.6V 和 2.2V。 5.太阳能电池温度补偿电压 VT。 VT=2.1/430(T-25)VF 6.计算太阳能电池阵列工作电压 VP。 VP=VF+VD+VT 其中 VD=0.5~0.7 约等于 VF 7.太阳能电池阵列输出功率 Wp(平板式太阳能电池板)。 Wp=IP×UP 8.根据 VP、Wp 在硅电池平板组合系列表格,确定标准规格的串联块数和并 联组数。 蓄电池的容量计算 蓄电池的容量由下列因素决定: 1.蓄电池单独工作天数。在特殊气候条件下,蓄电池允许放电达到蓄电池所剩 容量占正常额定容量的 20%。 2.蓄电池每天放电量。对于日负载稳定且要求不高的场合,日放电周期深度可 限制在蓄电池所剩容量占额定容量的 80%。 3.蓄电池要有足够的容量,以保证不会因过充电所造成的失水。一般在选蓄电 池容量时,只要蓄电池容量大于太阳能电池板峰值电流的 25 倍,则蓄电池在充 电时就不会造成失水。 4.蓄电池自身漏掉的电能,随着电池使用时间的增长及电池温度的升高,自放 电率会增加。对于新的电池自放电率通常小于容量的 5%,但对于旧的质量不好 的电池,自放电率可增至每月 10%~15%。 在水情遥测系统中,连续阴雨天的长短决定了蓄电池的容量。由遥测设备在连 续阴雨天中所消耗能量(安时数加上 20%因子,再加上 10%电池自放电能安时 数)便可计算出蓄电池的容量。 太阳能电池是 0.7V 一组的,首先要看你的电池使用多少伏的。一般 12V 电池, 需要配 14V 输出的太阳能电池组,这样才能充电,也就是 20 组串的。 太阳能电池的功率都是以峰瓦来计算的,就是正午时,照射强度为 1000 瓦时得 到的功率,如果 6 小时要充满,则必须大于 200W/6=33.3 峰瓦。因为不可能一 天 6 小时都有这么足的阳光。 所以计算的重点还是所谓的 6 小时充足日照能达到多强,在我国西北地区,应该 可以超过这个数字,也就是说,33 峰瓦应该足够了,但在东部北部日照不足的 地区,可能需要 50-60 峰瓦的电池才可以。


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