江苏斯美尔光电科技有限公司
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文章内容

太阳能路灯设计方案

太阳能路灯, 灯具功率为30W,每天日落时工开始工作,太阳升起时终止(平均工作时间计算也可,季节性变化工作时间好),工作电压为12伏,蓄电池维持天数 < 6天。求太阳电池方阵和蓄电池的容量及方阵倾角是多少?



设计思路

维度:北纬40°39′16″,

路灯运行以八月份为例

1确定负载的日耗电量 QL

设工作时间为8小时 (8月份)



本地图片,请重新上传





2 确定蓄电池容量

C =Q ′(d+1) = 20′ 7 =140(Ah)

选用2组 12V/200Ah 的蓄电池就可以满足要求,

蓄电池的放电深度大于等于70%

选用蓄电池详情

江苏斯美尔光电科技有限公司

产品品牌:斯美尔

产品规格:12V胶体蓄电池 200AH 蓄电池

产品型号:NP200-12

产品产地:中国







3确定太阳能电池方阵倾角

估算 ,依据下表

当地纬度ψ

0° - 15°

15°-20°

25°-30°

30°-35°

35°-40°

>40°

方阵倾角 β

15°

ψ

Ψ+5°

Ψ+10°

Ψ+15°

Ψ+20°

β约为60.39°

4 计算太阳能电池方阵β倾角下的辐射量 (MJ·m2)

Sβ=S×sin(α+β)/sinα+D

式中:Sβ为β倾角方阵太阳直接辐射分量

S—水平面太阳直接辐射总量

S=S0(a+b×N/N0)

式中:S0为天文辐射(参照于下表)

S0约为410—480 (MJ·m2)

本地图片,请重新上传(安徽省东起东经119.6度,西至东经114.9度,

北起北纬34.6度,南至北纬29.4度。)



N为太阳实测日照时数(可直接测量),

N0为太阳可照时数(可查表获得),

N/N0为日照百分率(可从地面年报表中获得),

N/N0约为 (41—45)%

a、b为待定系数。a=0.2—0.7 b=0.70—0.77

α—中午时太阳高度角

α=90°- Φ±δ

Φ为维度

δ为太阳赤纬(北半球取+号)

δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]

式中:n—从一年开头算起第n天的纬度





D—散射辐射量(查阅气象资料)

影响散射辐射的因素较多,诸如太阳高度、大气中水汽和尘埃含量、以及各种物理性质 等等.含这一切因素的理论计算公式既复杂又不够,所以一般不采用.

依据下表D约为4.4—6.8 (MJ·m2)

本地图片,请重新上传

(华纬度 北纬28°32'-29 海门的经纬度:北纬31.53

成都, 龙泉北纬30.67)



5 计算方阵电流:

Tm = (RβmWh/cm2)/(100mW/cm2)

式中:Tm—为平均峰值日照时数

Imin = Q/(Tm×η1×η2)

式中:Imin—方阵小输出电流

η1—蓄电池充电效率 =0.85

η2—方阵表面灰尘遮散损失

Imax = Q/(Tmin×η1×η2)

充电电流I=S×1.05/h/0.85/0.9

S—水平面太阳直接辐射总量

1.05为太阳能充电综合损失系数

6 确定方阵工作电压

V = Vf+Vd +Vt

式中:Vf—蓄电池浮充电压(25℃)单体浮充电压为14V( 额度电压为12V)

Vd—线路电压损耗 Vd=0.5—0.7V

Vt—温补偿电压

Vt=0.003×(T-25)

T 为太阳能电池组工作温度 60℃

V=14.75V

7 太阳能电池组件串联数Ns



Ns=V/Vm

式中:Vm为太阳能单片电池的工作电压400mV

Ns=14.705/0.4=36.7

Ns=37

8 太阳能电池组件并联数Np

方案一

Np=QL×ηc×ηf/(J×T)

QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数; 20 Ah

Ηc 充电修正参数1.11

Ηf 光的损失修正1.31

J 单体电池在选定工作电压下实际电流值0.26A

T 平均每天日照时数6小时

Np=290.8 Np=30

方案二



在确定NP之前,我们先确定其相关量的计算。

①将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Sβ(MJ·m2),转换成在标准光强下的平均日辐射时数H
H=Sβ×2.778/h(3)

式中:2.778/(h?m2/kJ)为将日辐射量换算为标准光 强(1000W/m2)下的平均日辐射时数的系数。

H=824.1215

②太阳能电池组件日发电量Qp

Qp=Ioc×H×Kop×Cz Ah(4)

式中:Ioc为太阳能电池组件佳工作电流;Ioc=13.31

Kop为斜面修正系数 0.885

Cz为修正系数,主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失,一般取0.8。

Qp=1713.2 Ah

③两组长连续阴雨天之间的短间隔天数Nw,此数据为本设计之独特之处,主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来,需补充的蓄电池容量Bcb为:

Bcb=A×QL×NL Ah(5)

④太阳能电池组件并联数Np的计算方法为:

Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)(6)

式中:A为安全系数,取1.1~1.4之间;

QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数; 20 Ah

NL为长连续阴雨天数;6天

TO为温度修正系数,一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2;



式(6)的表达意为:并联的太阳能电池组组数,在两组连续阴雨天之间的短间隔天数内所发电量,不仅供负载使用,还需补足蓄电池在长连续阴雨天内所亏损电量。



9太阳能电池组件总片数N

N=Ns×Np

N=37×30=1110

10太阳能电池方阵的功率计算

根据太阳能电池组件的串并联数,即可得出所需太阳能电池方阵的功率P:



P=Po×Ns×Np W

式中:Po单片光电片的大功率。

Po=J×Vm

J 单体电池在选定工作电压下实际电流值0.26A

Vm为太阳能单片电池的工作电压400mV

Po=0.104 W

P=0.104×1110=115.44W



11 选用太阳能电池板

生产厂家:江苏斯美尔光电科技有限公司

产品编号:Smr03120



产品名称:125W多晶太阳能电池板

产品类型:多晶太阳能电池板

详细介绍

峰值功率:125W

功差:±3%

工作电压:7.18V

工作电流:5.17A

开路电压:21.6V

短路电流:7.9A

外形尺寸:1480×670×30mm

重量:12.0kg太阳能路灯

主要特性:本组件是由高效晶体硅电池板串并联,用高透光超白布纹钢化玻璃,抗老化EVA和优良耐火性TPT热压密封而成,外加阳极化优质铝合金边框,密封防水,高可靠性多功能接线盒,使用安全,方便,可靠。使用寿命可达25年以上。具有效率高,寿命长,安装方便,抗风,抗冰雹能力强等特性。

江苏斯美尔光电科技有限公司 电话:86-0514-85763566 传真:86-0514-87955506

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