太阳能LED路灯设计

太阳能LED路灯设计1摘要本设计主要阐述了太阳能光伏照明的系统结构及作用，随着全球资源日益枯竭，太阳能利用越来越受人们重视。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源，作为一种巨大的可再生能源，可以说是用之不竭，取之不尽的。近年来，我国光电产业呈现快速增长态势，已形成专业化、规模化的光电产业链条。国家支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”，对于太阳能利用实施财政扶植政策。太阳能光伏电站、太阳能路灯等光电利用项目，产品在全国以较快速度建成、投产，光电产品在实际中得以应用。本设计以南昌某小区照明要求为例，结合当地日照资源数据，根据小区照明要求，详细的计算出小区照明所需要的材料及其方案计算过程。小区照明使用太阳能组件提供电源，该电源具有清洁，免维护，智能开关等优点，方便小区照明使用。【关键词】光伏，控制器，蓄电池太阳能LED路灯设计1AbstractMainlyonthedesignofsolarphotovoltaiclightingsystemstructureandfunction,asgrowingglobalresourcesdriedup,solarenergyusemoreandmorepeoplepayattentionto.Solarenergyisthemostuniversalandmostmostdirectlyontheplanetcleanenergy,renewableenergyasahuge,canbesaidtobeaninexhaustible,inexhaustible.Inrecentyears,theoptoelectronicsindustryrapidgrowthinChina,hasbecomeaspecialized,large-scalephotoelectricindustrialchain.Photoelectricapplicationbuildingmodelsupportedcountries,theimplementationofsolarroofsplan,withfiscalsupportpoliciesforsolarenergy.Solarphotovoltaicpowerplants,solarphotovoltaicprojects,productsatfasterspeedsinthecountrybuilt,production,opticalproductisappliedinpractice.AlightingrequirementsinthecommunityasanexampleofthisdesigntoNanchang,thelocalsolarresourcedata,accordingtothelightingrequirementsinthecommunity,calculatedindetailcalculationofneededmaterialsandlightingsysteminthecommunity.Communitylightingusingsolarpower,thepowersupplyhasaclean,maintenance-free,intelligentswitchesandotheradvantages,easylightingusedinthecommunity.【Keywords】PV，Controller，Battery太阳能LED路灯设计2目录绪言.............................................................................................................................................1第一章设计原则.......................................................................................................................2第二章设计方法.......................................................................................................................32.1确定太阳能电池组件最佳电流..........................................................................................32.2蓄电池容量的确定..............................................................................................................42.3确定太阳能电池组件上的工作电压..................................................................................42.4确定太阳能电池组件功率..................................................................................................4第三章设计依据.......................................................................................................................53.1主要指标..............................................................................................................................53.2计算参数结果.....................................................................................................................5第四章太阳能路灯的构成及技术性能……………………………………………………74.1太阳能路灯的构成………………………………………………………………………74.2太阳能LED应用中的优点………………………………………………………………7第五章太阳能路灯的组成…………………………………………………………………95.1太阳能电池板……………………………………………………………………………95.2光源………………………………………………………………………………………95.3能控制器…………………………………………………………………………………9致谢…………………………………………………………………………………………11参考文献...................................................................................................................................121绪言面对人类的可持续发展，从现有常规能源向清洁、可再生的新能源过渡已提到议事上来了。因为新能源是依托高新技术的发展，开辟持久可再生能源的道路，以满足人类不断增长的能源需求，并保护地球的洁净。利用太阳能发电，既不需要燃料，也没有烟尘和灰渣，不污染环境，非常清洁。特别是太阳能电池组件，使用寿命可达20年以上，性能稳定，同时维护费用较低。太阳能道路照明灯不需要架设输电线路或挖沟铺设电缆，不用专人管理和控制，可安装在广场、停车场、高尔夫球场、校园、公园、街道和高速公路等任何地方。本文是南昌理工学院设计的两款太阳能路灯主要内容和结果。太阳能LED路灯设计2第一章设计原则太阳能发电路灯系统设计的总原则：在保证满足负载供电需要的前提下，确定使用的太阳能电池组件功率和蓄电池组件容量最小．以尽量减少初始投资。对系统设计者来说，在光伏发电系统设计过程中做出的每个决定都会影响造价。由于不适当的选择，可使系统的投资成倍地增加，却不一定满足使用要求。设计计算的基本数据主要有现场地理位置和安装地点的气象资料。现场地理位置资料包括地点、纬度、经度和海拔高度等。安装地点的气象资料包括逐月的太阳能总辐劓量、直接辐射量及散辐射量，年平均气温，年最高、最低气温，最长连续阴雨天数．撮大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况。气象资料一般无法做出长期预测，只能以过去10～20a的平均值作为依据。采取目前国际流行的“全年均衡，冬半年最大”的接收太阳能辐射量的光伏系统设计原理。根据蓄电池组件均衡充电的要求，以夏半年和冬半年在组件面上的日辐射量相等，还要使组件上冬半年的日辐射量尽量达到最大值，从而提高组件在太阳辐射强度较弱月份的发电量为原则，束确定太阳能电池组件面的最佳倾角及其最佳发电电流值：统计出全年的累计最大连续亏欠电量'结合蓄电池组件适当的放电深度．确定光伏组件和蓄电池组件容量的合理搭配。太阳能LED路灯设计3第二章设计方法首先根据各向异性的天空辐射模型,计算出在纬度为φ处,倾角为β的斜面上的太阳辐射量HT。在实际应用时,可在(φ-20)～(φ+30)°分别算出夏半年和冬半年的平均日辐射量H1和H2,然后根据前述原则,确定当地的最佳倾角及各月平均日辐射量2.1确定太阳能电池组件最佳电流太阳能电池组件应输出的最小电流[2]Imin=L/(Tmη1η2η3)(2)式中:L为负载每天的总耗电量;η1为蓄电池组件充电效率,η1=0.80～0.90;η2为太阳能电池组件表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数,通常η2=0.9～0.95[3];η3为太阳能电池组件组合损失和对最大功率点偏离的修正系数,通常η3=0.9～0.95。由太阳能电池组件面上各月中最小的太阳能总辐射量HTmin可算出各月中最小的峰值时数Tmin,则太阳能电池组件应输出的最大电流[4]:Imax=L/(Tminη1η2η3)(3)太阳能电池组件的最佳电流值介于Imin和Imax之间,具体数值可用试验方法确定:先选定一个电流值IA,按月求出太阳能电池组件的输出发电量,对蓄电池组件全年的荷电状态进行试验。太阳能电池组件输出发电量可根据下式计算:EA=IANHTη1η2η3/100(4)式中:EA为光伏组件输出的电量,mW/cm2;N为当月天数。各月负载耗电量为EL=NL(5)式(4)与式(5)相减,即ΔE=EA-EL,若ΔE为正,表示该月太阳能电池组件发电量大于用电量,能给蓄电池组件充电;若ΔE为负,表示该月太阳能电池组件发电量小于耗电量,要用蓄电池组件贮存的电能来补充,蓄电池组件处于亏损状态。如果蓄电池组件全年荷电状态低于原定的放电深度(一般≤0.5),则应增加太阳能电池组件输出电流;如果荷电状态始终大大高于放电深度允许值,则可减少太阳能电池组件输出电流。当然,也可以增加或减少蓄电池组件容量。2.2蓄电池容量的确定列表算出全年各月ΔEi的数值,并算出全年中ΔE连续为负值(即连续亏欠量)的累积值ΣΔEi。如果全年只有一个连续亏欠期,它就是累积亏欠量之和。对北半球来说,由于岁末年初是冬季,在计算累积亏欠量时应取两年进行连续计算。如果全年有几个不连续的亏欠期,即在连续两个亏欠期之间有ΔEi为正的盈余量,则应扣除此盈余量。最后求出累积亏欠量ΣΔEi,这样即可确定蓄电池组件的容量:C=ΣΔEi/DOD(6)式中:DOD为放电深度,对铅酸蓄电池组件DOD最大可达75%～80%,考虑蓄电池组件的寿命等影响因素,DOD取60%～70%为宜[5]。蓄电池组