太陽(yáng)能LED路燈的課程設(shè)計(jì)-廣州

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 廣州100W太陽(yáng)能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 * 專(zhuān)業(yè)班級(jí) * 學(xué)生姓名 * 學(xué) 號(hào) 2012 完成日期 2015年6月19日 廣州100W太陽(yáng)能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著地球資源的日益貧乏，基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無(wú)處不在，太陽(yáng)能作為一種“取之不盡、用之不竭"的安全、環(huán)保新能源越來(lái)越受重視。同時(shí)，也隨著太陽(yáng)能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，太陽(yáng)能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)能路燈、庭院燈、草坪燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模，太陽(yáng)能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。太陽(yáng)能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，太陽(yáng)能作為一種巨量可再生能

2、源，每天達(dá)到地球表面的輻射能大約等于2.5億萬(wàn)桶石油，可以說(shuō)是取之不盡、用之不竭。研究方法是設(shè)計(jì)步驟中的核心問(wèn)題，最終采用了限流控制器，該控制器為結(jié)合鉛酸蓄電池充放電特性和太陽(yáng)電池伏安特性，專(zhuān)為負(fù)載LED燈具設(shè)計(jì)一款充放電控制器。此外充電電路太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換為電能，選擇一個(gè)合適的蓄電池的充電管理模式，并要求對(duì)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。以及配合控制器的指令控制最終能夠有效的完成白天利用太陽(yáng)能電池板對(duì)蓄電池的充電，晚上蓄電池釋放能量點(diǎn)亮LED燈。太陽(yáng)能LED燈照明技術(shù)正在為照明史上繼白熾燈、熒光燈之后又一場(chǎng)照明光源的革命。關(guān)鍵詞: LED、光伏技術(shù)、太陽(yáng)能路燈、電池

3、板目錄廣州100W太陽(yáng)能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)1摘 要1前 言2第一章 廣州市的基本日照情況31.1廣州市的日照情況3第二章 LED路燈系統(tǒng)設(shè)備的選型42.1系統(tǒng)總體框圖42.2工作原理42.4蓄電池的選擇對(duì)比52.5太陽(yáng)能控制器52.6 LED燈的選擇62.7 LED燈燈桿的選擇7第三章 LED路燈的設(shè)計(jì)83.1 太陽(yáng)電池方陣傾角和方位角的設(shè)計(jì)83.2 LED路燈系統(tǒng)中蓄電池?cái)?shù)量的設(shè)計(jì)93.3 LED路燈系統(tǒng)中太陽(yáng)電池組件的設(shè)計(jì)93.3.1太陽(yáng)電池方陣的輸出電流的計(jì)算93.3.2太陽(yáng)電池方陣最佳電流的確定103.3.3太陽(yáng)電池方陣輸出電壓的計(jì)算103.3.4太陽(yáng)電池方陣的功率的計(jì)算11第四章 太

4、陽(yáng)能路燈的安裝示意圖11參考文獻(xiàn)12課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)14前言 由于地球資源的日益疲乏，基礎(chǔ)資源投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無(wú)處不在，太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的寶貴資源，我們就應(yīng)該好好的利用他，讓他為人類(lèi)造福，然而太陽(yáng)能路燈的問(wèn)世，也解決了很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如市政建設(shè)中路燈安裝復(fù)雜，照明電費(fèi)昂貴，以及存在諸多安全隱患，而太陽(yáng)能路燈從根本上解決這些問(wèn)題，況且現(xiàn)在技術(shù)也相當(dāng)成熟，太陽(yáng)能路燈節(jié)能、 無(wú)消耗、綠色環(huán)保，所以將來(lái)的太陽(yáng)能路燈一定可以在節(jié)能、環(huán)保這方面占有重要的一席地位，它也將主導(dǎo)將來(lái)的照明行業(yè)。太陽(yáng)輻射能是取之不盡、用之不竭的,是人類(lèi)能夠自由利用的能源。在世界能源短缺、環(huán)境

5、污染日益嚴(yán)重的今天，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能是世界各國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。與傳統(tǒng)的照明工具相比，超高亮白光LED照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面有不可比擬的優(yōu)越性，再加上太陽(yáng)能燈具的節(jié)能性和安裝簡(jiǎn)便，所以凡有工頻交流電燈具的地方，LED燈具的觸角就會(huì)到達(dá)。21世紀(jì)將是以固體發(fā)光材料為核心的，即以LED為代表的新型光源、綠色照明的世紀(jì)。今后。隨著各國(guó)政府的高度重視和加大投入，LED必將成為本世紀(jì)極具競(jìng)爭(zhēng)力的新型綠色環(huán)保光源而掀起一次照明領(lǐng)域新的革命。第一章 廣州市的基本日照情況1.1廣州市的日照情況廣州市是廣東省省會(huì)，地處珠江三角洲北緣，素有中國(guó)的

6、南大門(mén)之稱(chēng)，全市有10區(qū)和2個(gè)縣級(jí)市，地理位置在東經(jīng)112°57至114°35、北緯22°36至24°04之間，所轄面積7434.4平方公里，北回歸線(xiàn)橫過(guò)廣州從化。廣州市區(qū)地勢(shì)平坦，除東北部有較高的白云山（主峰海拔382米）外，市中心區(qū)主要建于臺(tái)地和平原上。廣州地處亞熱帶沿海，北回歸線(xiàn)從中南部穿過(guò)，屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，以溫暖多雨、光熱充足、夏季長(zhǎng)、霜期短為特征。全年平均氣溫20-22為攝氏度，是中國(guó)年平均溫差最小的大城市之一。一年中最熱的月份是7月，月平均氣溫達(dá)28.7。最冷月為1月份，月平均氣溫為916。平均相對(duì)濕度77%，市區(qū)年降雨量約為1720

7、毫米。全年中，4至6月為雨季，7至9月天氣炎熱，多臺(tái)風(fēng)，10月、11月、和3月氣溫適中，12至2月為陰涼的冬季。全年水熱同期，雨量充沛，利于植物生長(zhǎng)，為四季常綠、花團(tuán)錦簇的“花城”。平均年日照數(shù)為2200-3000 小時(shí)，年輻射量為1393-1625kWh/ 年日輻射量12702kj/ ，維度為23.13 平均日照3.52h 最佳傾角為16.13，太陽(yáng)能資源比較豐富，開(kāi)發(fā)利用前景較為廣闊。 第二章 LED路燈系統(tǒng)設(shè)備的選型2.1系統(tǒng)總體框圖太陽(yáng)能LED路燈在白天通過(guò)太陽(yáng)能電池組件采集太陽(yáng)光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，即向蓄電池充電，在晚上光線(xiàn)較暗時(shí)由蓄電池經(jīng)路燈控制處理器控制，點(diǎn)亮LED

8、燈用于路燈照明。 根據(jù)各部分電路的功能不同，整體電路可以分為以下幾個(gè)部分，太陽(yáng)能電池板組件、過(guò)充過(guò)放電控制電路、STC12C2051單片機(jī)、蓄電池、時(shí)控光控電路、照明負(fù)載和時(shí)間顯示電路。系統(tǒng)總體方框圖如圖1所示。由太陽(yáng)能電池板通過(guò)7805穩(wěn)壓電路為單片機(jī)供電，并通過(guò)為蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓較低時(shí)其容量損耗得很快，使用壽命也會(huì)縮減，為延長(zhǎng)蓄電池的壽命，要防止蓄電池出現(xiàn)過(guò)充或過(guò)放，因此本電路加的有過(guò)充過(guò)放控制電路。太陽(yáng)能電池板充放電控制器蓄 電 池路燈控制處理器LED路燈負(fù)載圖1總電路方框圖 2.2工作原理太陽(yáng)能路燈是利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池組件，白天接收太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，

9、經(jīng)過(guò)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5lux左右、太陽(yáng)能電池板開(kāi)路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測(cè)到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電12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控制路燈打開(kāi)和關(guān)閉，同時(shí)保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。 2.3太陽(yáng)電池板的選擇太陽(yáng)能電池板的選擇 太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能路燈中的核心部分，也是太陽(yáng)能路燈中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。在眾多太陽(yáng)光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池等三種。 在太陽(yáng)光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶

10、硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)槎嗑Ч杼?yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格比單晶低。在陰雨天比較多、陽(yáng)光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)閱尉Ч杼?yáng)能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽(yáng)能電池在室外陽(yáng)光不足的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼?yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光照條件要求比較低。 綜上對(duì)比可知，因廣州屬于陽(yáng)光充足地帶，故應(yīng)采用非單晶硅太陽(yáng)能電池。2.4蓄電池的選擇對(duì)比 鉛酸蓄電池有多種充電形式，主要為:恒流充電、恒壓充電和3階段最優(yōu)形式充電。一般來(lái)講，這種蓄電池充電時(shí)，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來(lái)的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。其過(guò)充時(shí)

11、間與充電速率有關(guān)實(shí)際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化來(lái)判斷鉛酸蓄電池的充電程度。 蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能滿(mǎn)足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿(mǎn)足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高6倍以上為宜。 綜上對(duì)比，以及客觀條件的要求可得，鉛酸蓄電池為最佳的選擇。2.5太陽(yáng)能控制器太陽(yáng)能控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時(shí)獲得PV站的工作信息，又可詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性

12、提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。此外，太陽(yáng)能控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。 太陽(yáng)能控制器通常有6個(gè)標(biāo)稱(chēng)電壓等級(jí)：12V、24V、48V、110V、220V、600V . LED由于自身的特性，必須要通過(guò)技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行恒流或限流，否則無(wú)法正常使用。常見(jiàn)的LED燈都是通過(guò)另加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的恒流，但是這個(gè)驅(qū)動(dòng)卻占到整個(gè)燈總功率的10-20左右，比如一個(gè)理論值42W的LED燈，加上驅(qū)動(dòng)后實(shí)際功率可能在46-50W左右。在計(jì)算電池板功率和蓄電池容量的時(shí)候，必須多加1020來(lái)滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)所造成的功耗。除此以外，多加了驅(qū)動(dòng)就多了一個(gè)產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)。工業(yè)

13、版控制器通過(guò)軟件進(jìn)行無(wú)功耗恒流，穩(wěn)定性高，降低了整體功耗。 普通的控制器一般只能設(shè)置開(kāi)燈后4小時(shí)或者8小時(shí)等若干個(gè)小時(shí)關(guān)閉，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足眾多客戶(hù)的需求。工業(yè)版控制器可以分成3個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段的時(shí)間可任意設(shè)置，根據(jù)使用環(huán)境的不同，每個(gè)時(shí)段可以設(shè)置成關(guān)閉狀態(tài)。比如有些廠區(qū)或者風(fēng)景區(qū)夜間無(wú)人，可以把第二個(gè)時(shí)段（深夜）關(guān)閉，或者第二、第三個(gè)時(shí)段都關(guān)閉，降低使用成本。 在太陽(yáng)能應(yīng)用的燈具當(dāng)中，LED燈是最適合通過(guò)脈寬調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出不同的功率。限制脈寬或者限制電流的同時(shí)，對(duì)LED燈整個(gè)輸出的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如單顆1W的LED 7串5并合計(jì)35W的LED燈，在夜間放電，可以將深夜和凌晨的時(shí)段分別進(jìn)行功率調(diào)

14、節(jié)，如深夜調(diào)節(jié)成15W、凌晨調(diào)節(jié)成25W，并鎖定電流，這樣即可以滿(mǎn)足整夜的照明，又節(jié)約了電池板、蓄電池的配置成本。經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)證明，脈寬調(diào)節(jié)方式的LED燈，整燈產(chǎn)生的熱量要小的多，能夠延長(zhǎng)LED的使用壽命。 有些燈廠在為了達(dá)到夜間省電的目的，把LED燈的內(nèi)部做成2路電源，夜間關(guān)閉一路電源來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出功率的減半，但實(shí)踐證明，此種方法只會(huì)導(dǎo)致一半的光源首先光衰，亮度不一致或者一路光源提早損壞。 線(xiàn)損補(bǔ)償功能目前常規(guī)的控制器很難做到，因?yàn)樾枰浖O(shè)置，根據(jù)不同的線(xiàn)徑與線(xiàn)長(zhǎng)給予自動(dòng)補(bǔ)償。線(xiàn)損補(bǔ)償在低壓系統(tǒng)中其實(shí)是很重要的，因?yàn)殡妷狠^低，線(xiàn)損相對(duì)比較大，如果沒(méi)有相應(yīng)的線(xiàn)損電壓補(bǔ)償，輸出端的電壓可能會(huì)低于輸入

15、端很多，這樣就會(huì)造成蓄電池提前欠壓保護(hù)，蓄電池容量的實(shí)際應(yīng)用率被打了折扣。值得注意的是，我們?cè)谑褂玫蛪合到y(tǒng)時(shí)，為了降低線(xiàn)損壓降，盡量不要使用太細(xì)的線(xiàn)纜，線(xiàn)纜也不要過(guò)長(zhǎng)。 散熱很多控制器為了降低成本，沒(méi)有考慮散熱問(wèn)題，這樣負(fù)載電流較大或者充電電流較大時(shí)，熱量增加，控制器的場(chǎng)管內(nèi)阻被增大，導(dǎo)致充電效率大幅下降，場(chǎng)管過(guò)熱后使用壽命也大大降低甚至被燒毀，尤其夏季的室外環(huán)境溫度就很高，所以良好的散熱裝置應(yīng)該是控制器必不可少的。2.6 LED燈的選擇太陽(yáng)能路燈采用何種光源是太陽(yáng)能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽(yáng)能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無(wú)極燈、LED光源。根據(jù)實(shí)際情況和要求這次方案采用30WL

16、ED路燈頭，可比原低壓鈉燈節(jié)能60%，其基本參數(shù)如下：表1 路燈頭基本參數(shù)品牌型號(hào)T830LEDL額電功率110W額定電壓DC12V相關(guān)色溫6500K±500KLED發(fā)光效率75-100lm/w環(huán)境溫度-2565相對(duì)濕度10%80%防塵防水等級(jí)IP65外形尺寸400*360*132（mm）光源壽命50000h2.7 LED燈燈桿的選擇 燈桿的選擇主要根據(jù)燈桿的材料、應(yīng)用環(huán)境等因素來(lái)進(jìn)行確定,具體的燈桿的基本參數(shù)如下：（1)主體材料：全鋼結(jié)構(gòu)、整體熱鍍鋅/噴塑處理。（2）使用溫度：-30度至70度。 （3）抗風(fēng)力150Km/h。 (4)燈桿高度：7米。 （5）燈桿直徑：上方口的直徑50

17、mm,下方口的直徑120mm。第三章 LED路燈的設(shè)計(jì)3.1 太陽(yáng)電池方陣傾角和方位角的設(shè)計(jì)在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，光伏組件方陣的放置形式和放置角度對(duì)光伏系統(tǒng)接受到的太陽(yáng)輻射有很大影響，從而影響到光伏供電系統(tǒng)的發(fā)電能力。與光伏組件方陣放置的相關(guān)的有兩個(gè)角度參量：太陽(yáng)電池組件傾角；太陽(yáng)電池組件方位角。太陽(yáng)電池組件傾角是太陽(yáng)電池組件平面與水平面的夾角。光伏組件方陣的方位角是方陣的垂直面與正南面的夾角（向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度）。一般地，在北半球，太陽(yáng)電池組件朝向正南（即方陣垂直面與正南的夾角為0°）時(shí)，太陽(yáng)電池組件的發(fā)電量是最大的。 固定安裝的LED路燈系統(tǒng)涉及兩個(gè)重要的方

18、面，即如何選擇最佳傾角以及如何計(jì)算斜面上的太陽(yáng)輻射。地面應(yīng)用的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏組件方陣平面要朝向赤道，相對(duì)地平面有一定傾角。傾角不同，各個(gè)月份方陣接收到的太陽(yáng)輻射量差別很大。因此，確定方陣的最佳傾角是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。在獨(dú)立光伏系統(tǒng)中，由于受到蓄電池荷電狀態(tài)等因素的限制，要綜合考慮率光伏組件方陣平面上太陽(yáng)輻射量的：（1） 連續(xù)性。一年中太陽(yáng)輻射總量大體上是連續(xù)變化的。多數(shù)是單調(diào)升降，個(gè)別也有少量起伏，但一般不會(huì)大起大落。（2） 均勻性。選擇傾角，最好使方陣表面上的全年接收的日平均輻射量比較均勻，以免夏天接收輻射量過(guò)大，造成浪費(fèi)；而冬天接受的輻射量太小，造成蓄電池過(guò)放以

19、至損壞，降低系統(tǒng)壽命，影響系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。（3） 極大性。選擇傾角時(shí)，不但要使方陣表面上的輻射量最弱的月份獲得最大的輻射量，同時(shí)還要兼顧全年日平均輻射量不能太少。（4） 同時(shí)，對(duì)特定的情況要作具體分析。如有些特殊的負(fù)載（灌溉用水泵、制冷機(jī)等）夏天消耗功率多，方陣傾角的取值當(dāng)然應(yīng)使得方陣夏日接收輻射量相對(duì)冬天要多才合適。（5） 在這里我們采用近似的方法來(lái)確定傾角。一般的，在我國(guó)南方地區(qū)，方陣傾角可比當(dāng)?shù)鼐暥雀?0°15°。由于廣州市地區(qū)緯度大約為23.13°，所以太陽(yáng)電池方陣傾角Q=23.13°- 7°=16.13°（6） 方位角計(jì)算：

20、通過(guò)廣州市的基本氣象調(diào)查，一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻為 20:00，該地區(qū)的的經(jīng)度為東經(jīng)112°29114°24，所以方位角Q1=（一天中負(fù)荷的峰值時(shí)刻-12）×15+（經(jīng)度-116）=（20-12）×15+（150-116）=154°3.2 LED路燈系統(tǒng)中蓄電池?cái)?shù)量的設(shè)計(jì)根據(jù)以上資料，可知太陽(yáng)電池方陣傾角為16.13°，假設(shè)負(fù)載每天工作7小時(shí)來(lái)算的話(huà)，那么 3.2.1負(fù)載日耗電量的大小的計(jì)算 Q= P×h/V = 30×7/12 = 20(A·h)式中，V為蓄電池的額定電壓。 3.2.2滿(mǎn)足負(fù)載日用電的太陽(yáng)

21、能電池組件的充電電流 I1 =Q×1.05/h/0.85/0.9 = 7.04(A) 式中，1.05 為太陽(yáng)能充電綜合損失系數(shù)；0.85 為蓄電池充電效率；0.9 為控制器效率。 3.2.3蓄電池容量的確定及個(gè)數(shù)的計(jì)算 跟據(jù)廣州市最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)為五天（另加陰雨天前一夜的用電，共6天），假如蓄電池的放電深度a=75%。則蓄電池的電池容量為 C =6×Q/a =20Ah×（51）÷75% = 160(A·h) 式中，0.75 為蓄電池放電深度 每個(gè)蓄電池都有自己的標(biāo)稱(chēng)電壓，為了達(dá)到負(fù)載工作的標(biāo)稱(chēng)電壓，需要將蓄電池串聯(lián)起來(lái)給負(fù)載供電，串聯(lián)蓄電池的個(gè)

22、數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱(chēng)電壓除以蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓。蓄電池串聯(lián)數(shù)=負(fù)載標(biāo)稱(chēng)電壓÷蓄電池標(biāo)稱(chēng)電壓=12V÷12V=1個(gè)。蓄電池并聯(lián)數(shù)=蓄電池總?cè)萘?#247;所選單個(gè)蓄電池的容量=160Ah÷80Ah=2個(gè)。所以該路燈系統(tǒng)需要使用12V/80Ah的蓄電池的個(gè)數(shù)為2個(gè)。 3.3 LED路燈系統(tǒng)中太陽(yáng)電池組件的設(shè)計(jì) 3.3.1太陽(yáng)電池方陣的輸出電流的計(jì)算根據(jù)基本氣象資料可知,傾斜面上年輻射量為1393-1625kWh/ 年日輻射量12702kj/ 。全年平均日照時(shí)數(shù)為3.52h 則太陽(yáng)電池方陣應(yīng)輸出的最小電流為： Imin=20÷（Tm×a1×a2）

23、=20÷（3.52×0.85×0.9）=7.40A。式中Q為負(fù)載每天總耗電量 ；a1表示蓄電池充電效率；a2表示方陣表面灰塵遮蔽損失。同時(shí)，由于傾斜面上各月中最小的太陽(yáng)總輻射量可算出各月中最少的峰值日 Imin。對(duì)應(yīng)最少峰值日照數(shù)，太陽(yáng)電池方陣輸出的最大電流為：Imax=20÷（Tmin×a1×a2）=20÷（7.40×0.85×0.9）=3.53A 3.3.2太陽(yáng)電池方陣最佳電流的確定方陣的最佳電流介于Imin和Imax之間，具體數(shù)值可用嘗試法確定。先選定一電流值I，然后對(duì)蓄電池全年荷電狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，方

24、法是按月求出方陣輸出的發(fā)電量： Qot=I×N×Ht×a1×a21/000w/m/m式中：N為當(dāng)月天數(shù)。而各月負(fù)載耗電量為： Qload=N·Q兩者相減，Q=Qout-Qload為止，表示該月方陣發(fā)電量大于耗電量，能給蓄電池充電，若Q為負(fù)，表示該月方陣發(fā)電量小于耗電量，要用蓄電池儲(chǔ)存的能量來(lái)補(bǔ)足，但由于沒(méi)有太陽(yáng)電池方陣每月的輻照量而無(wú)法計(jì)算出方陣各月輸出電量及負(fù)載耗電量以及蓄電池的荷電狀態(tài)，因此將太陽(yáng)電池方陣應(yīng)輸出的最小電流作為太陽(yáng)電池方陣最佳電流 I=7.40。如果蓄電池全年荷電狀態(tài)低于原電的放電深度，就應(yīng)增加方陣輸出電流；如果荷電流狀態(tài)始終

25、大大高于放電深度的值，則可減少方陣電流。當(dāng)然也可以相應(yīng)的增加或減少蓄電池的容量。如果有必要，還可以修改方陣傾角，以求得最佳的方陣輸出電流Im。 3.3.3太陽(yáng)電池方陣輸出電壓的計(jì)算方陣的電壓輸出要足夠大，以保證全年能有效地對(duì)蓄電池充電。方陣在任何季節(jié)的工作電壓應(yīng)滿(mǎn)足：V = Vf + Vd 式中Vf表示蓄電池浮充電壓，Vd表示因線(xiàn)路（包括阻塞二極管）損耗引起的電壓降）。若單只鉛酸蓄電池工作電壓為12V，故需6個(gè)單體電池串聯(lián)才可滿(mǎn)足系統(tǒng)的工作電壓12V。每只單體鉛酸電池的工作電壓為：2.02.35，取線(xiàn)路壓降：Vd=0.8V，則方陣工作電壓為：V = Vf + Vd =6×2.35+0

26、.8=14.9V 3.3.4太陽(yáng)電池方陣的功率的計(jì)算 由于溫度升高時(shí)，太陽(yáng)電池的輸出功率將下降，要求系統(tǒng)即使在最高溫度下也能確保正常運(yùn)行，所以在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度下（25°）方陣的輸出功率應(yīng)為： P=IV/1-a(tmax-25)=6.86×14.9/1-0.5%(60-25)=98.90W 式中：a為太陽(yáng)電池功率的溫度系數(shù)，對(duì)一般硅太陽(yáng)電池，a=0.5%，設(shè)tmax=60°為太陽(yáng)能電池最高工作溫度。 根據(jù)上述太陽(yáng)電池板的規(guī)格，取P=100W，用兩塊50W的單晶硅太陽(yáng)能電池通過(guò)串聯(lián)的方式連接起來(lái)就能滿(mǎn)足要求。第四章 太陽(yáng)能路燈的安裝示意圖太陽(yáng)能led路燈是新農(nóng)村建設(shè)中常用到的路燈，在進(jìn)行安裝的時(shí)候，需要先進(jìn)行筑基，打下良好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，然后再將線(xiàn)桿樹(shù)起，鏈接上led燈具和太陽(yáng)能電池板，并且將太陽(yáng)能電池板與蓄電池相連接，然后再進(jìn)行調(diào)控。調(diào)控完畢后即可進(jìn)行使用。圖2 太陽(yáng)能路燈安裝示意