功率計(jì)算辦法

　　太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源，就要依據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天運(yùn)用6個(gè)小時(shí)為例，引見一下計(jì)算辦法：

　　1.首先應(yīng)計(jì)算出每天耗費(fèi)的瓦時(shí)數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則當(dāng)輸出功率為100W時(shí)，則實(shí)踐需求輸出功率應(yīng)為100W/90%=111W;若按每天運(yùn)用5小時(shí)，則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh。

　　2.計(jì)算太陽能電池板：按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算，再思索到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實(shí)踐運(yùn)用功率

　　發(fā)電系統(tǒng)

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需求配置逆變器。各局部的作用為：

　　(一)太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的中心局部，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的局部。其作用是將太陽的輻射才能轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推進(jìn)負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和本錢將直接決議整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和本錢。

　　(二)太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電維護(hù)、過放電維護(hù)的作用。在溫差較大的中央，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓τ?。其他附加功用如光控開關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。

　　(三)蓄電池：普通為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能貯存起來，到需求的時(shí)分再釋放出來。

　　(四)逆變器：在很多場所，都需求提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出普通都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需求將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因而需求運(yùn)用DC-AC逆變器。在某些場所，需求運(yùn)用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能(留意，不是簡單的降壓)。

　  太陽能路燈由以下幾局部組成：太陽電池、蓄電池、控制逆變器、光控及計(jì)時(shí)器、發(fā)光體。太陽能路燈是一個(gè)自動(dòng)控制的工作系統(tǒng)，只需設(shè)定該系統(tǒng)的工作形式就會(huì)自動(dòng)控制工作?？刂菩问狡胀ǚ譃槿N：光控啟動(dòng)、光控關(guān)閉;計(jì)時(shí)控制啟動(dòng)和計(jì)時(shí)控制關(guān)閉;光控啟動(dòng)、計(jì)時(shí)控制關(guān)閉，我們普通選定該形式工作方式，燈在陽光低到設(shè)定值時(shí)傳感控制啟動(dòng)燈工作，同時(shí)停止計(jì)時(shí)開端。當(dāng)計(jì)時(shí)到設(shè)定時(shí)間時(shí)就中止工作。

本系統(tǒng)的太陽電池有兩種作用：一、在白晝?yōu)樾铍姵爻潆?二、做光控傳感器，用RC元件的充電放電。我們普通采用18瓦或36瓦低壓鈉燈做為光源，由于其光效在光源中最高。

太陽能路燈是理想的道路照明燈具，隨著人們生活的進(jìn)步和社會(huì)的不時(shí)開展，它將被普遍應(yīng)用，使太陽賜給大地的光明在夜晚為人類照明。 

　　系統(tǒng)由太陽能電池組件局部(包括支架)、LED燈頭、控制箱 (內(nèi)有控制器、蓄電池)和燈桿幾局部構(gòu)成;太陽能電池板光效到達(dá)127Wp/m2，效率較高，對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)十分有利;燈頭局部以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源。

　　控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用;控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低;充放電控制器在設(shè)計(jì)上統(tǒng)籌了功用完備(具備光控、時(shí)控、過充維護(hù)、過放維護(hù)和反接維護(hù)等)與本錢控制，完成很高的性價(jià)比。

　　1.2 工作原理引見

　　系統(tǒng)工作原理簡單，應(yīng)用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白晝太陽能電池板接納太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器貯存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐步降低至10lux左右、太陽能電池板開路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后，充放電控制器動(dòng)作，蓄電池放電完畢。充放電控制器的主要作用是維護(hù)蓄電池。

　　2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

　　太陽能路燈的設(shè)計(jì)與普通的太陽能照明相比，根本原理相同，但是需求思索的環(huán)節(jié)更多。下面將以香港真明麗集團(tuán)有限公司的這款太陽能LED大功率路燈為例，分幾個(gè)方面做剖析。

　　2.1 太陽能電池組件選型

　　設(shè)計(jì)請求：廣州地域，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時(shí)數(shù)8.5h，保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。

　?、?廣州地域近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡單計(jì)算廣州地域峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h;

　　⑵ 負(fù)載日耗電量 = = 12.2AH

　?、?所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A

　　在這里，兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。

　?、?太陽能組件的最少總功率數(shù) = 17.2×5.9 = 102W

　　選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的規(guī)范電池組件，應(yīng)該能夠保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)狀況下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　2.2 蓄電池選型

　　蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡單。

　　依據(jù)上面的計(jì)算曉得，負(fù)載日耗電量12.2AH。在蓄電池充溢狀況下，能夠連續(xù)工作7個(gè)陰雨天，再加上第一個(gè)晚上的工作，蓄電池容量：

　　12.2×(7+1) = 97.6 (AH)，選用2臺(tái)12V100AH的蓄電池就能夠滿足請求了。

　　2.3 太陽能電池組件支架

　　2.3.1 傾角設(shè)計(jì)

　　為了讓太陽能電池組件在一年中接納到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。

　　關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的討論，近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上呈現(xiàn)得不少。本次路燈運(yùn)用地域?yàn)閺V州地域，根據(jù)本次設(shè)計(jì)參考相關(guān)文獻(xiàn)中的材料[1]，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。

　　2.3.2 抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　在太陽能路燈系統(tǒng)中，構(gòu)造上一個(gè)需求十分注重的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做剖析。

　　⑴ 太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)材料，太陽能電池組件能夠接受的頂風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s(相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng))，依據(jù)非粘性流膂力學(xué)，電池組件接受的風(fēng)壓只要365Pa。所以，組件自身是完整能夠接受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要思索的是電池組件支架與燈桿的銜接。

　　在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中電池組件支架與燈桿的銜接設(shè)計(jì)運(yùn)用螺栓桿固定銜接。

　?、?路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　路燈的參數(shù)如下：

　　電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m

　　設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm

　　如圖3，焊縫所在面即燈桿毀壞面。燈桿毀壞面抵御矩W 的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿遭到的電池板作用荷載F作用線的間隔為PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿毀壞面上的作用矩M = F×1.545。

　　依據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的根本荷載為730N。思索1.3的平安系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。

　　所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

　　依據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形毀壞面的抵御矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。

　　上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。

　　毀壞面抵御矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)

　　=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3

　　=88.768×10-6 m3

　　風(fēng)荷載在毀壞面上作用矩惹起的應(yīng)力 = M/W

　　= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa

　　其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。

　　所以，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足請求，只需焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。

　　2.4 控制器

　　太陽能充放電控制器的主要作用是維護(hù)蓄電池。根本功用必需具備過充維護(hù)、過放維護(hù)、光控、時(shí)控與防反接等。

　　蓄電池防過充、過放維護(hù)電壓普通參數(shù)如表1，當(dāng)蓄電池電壓到達(dá)設(shè)定值后就改動(dòng)電路的狀態(tài)。

　　在選用器件上，目前有采用單片機(jī)的，也有采用比擬器的，計(jì)劃較多，各有特性和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該依據(jù)客戶群的需求特性選定相應(yīng)的計(jì)劃，在此不逐個(gè)詳述。

　　2.5 外表處置

　　該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù)，以FP專業(yè)建材涂料為主，能夠滿足客戶對(duì)產(chǎn)品外表顏色及環(huán)境諧和分歧的請求，同時(shí)產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強(qiáng)，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計(jì)為熱浸鋅的根底上涂裝，使產(chǎn)品性能大大進(jìn)步，到達(dá)了最嚴(yán)厲的AAMA2605.2005的請求，其它指標(biāo)均已到達(dá)或超越GB的相關(guān)請求。

　　3、完畢語

　　整體設(shè)計(jì)根本上思索到了各個(gè)環(huán)節(jié);光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)辦法，設(shè)計(jì)思想比擬科學(xué);抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了剖析，剖析比擬全面;外表處置采用了目前最先進(jìn)的技術(shù)工藝;路燈整體構(gòu)造簡約而美觀;經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。