太阳能工程部培训讲义

太阳能直放站供电系统施工手册国人通信有限公司2001年11月深圳国人通信有限公司１国人通信POWERCOM目录前言………………………………………………………………………………02太阳能系统简介…………………………………………………………………03太阳能直放站系统工作原理……………………………………………………05工程安装细则……………………………………………………………………07必备材料清单……………………………………………………………………17施工前准备………………………………………………………………………19附录………………………………………………………………………………20深圳国人通信有限公司２国人通信POWERCOM前言太阳能电池是把光能直接转变成电能的一种半导体器件。太阳能发电具有许多优点，如安全可靠，无噪声，无污染；能量随处可得，无需消耗燃料；无机械转动部件，维护简便，使用寿命长；建设周期短，规模大小随意；可无人职守，也无需架设输电线路，还可方便与建筑物相结合等；这些都是常规发电和其他发电方式所不及的。太阳能电池可以应用在交通、通信、海洋石油、气象、建筑、家庭等多个领域。太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的能源。从太阳到地球的总辐射功率若换算为电功率约为177×1012KW，比目前全世界的平均消费电力大万倍。因此太阳能发电日益受到世界各国的高度重视，是人类可持续能源发展的一个主要方向。大力推广和发展太阳能发电对于解决能源问题、优化能源结构和保护地球具有深远意义。深圳国人通信公司为了满足市场的需求，开发、实验并安装了太阳能室外直放站系统。该系统由太阳能供电系统利用阳光为直放站提供能量，适合于在环境恶劣远离市区的环境中使用。为了方便公司工程人员对太阳能供电系统的施工和安装，规范施工方法，确保系统的性能和质量，在这里制定了该系统的用户使用手册，以供参考。深圳国人通信有限公司３国人通信POWERCOM太阳能系统简介太阳能系统是将太阳能转换成电能并将能量提供给负载工作的自动能量转换系统。太阳能系统大致可以分为两类：一种是太阳能和机械发电系统配合供电系统，一种是完全由太阳能供电的系统。后一种系统的组成一般由以下几部分组成：太阳能电池板，蓄电池，太阳能控制器，直流负载（或逆变器和交流负载）系统的原理图如下：系统的工作原理为：白天，日照充足，阳光照射在太阳能电池板上，电池板上的单晶硅吸收光子的能量后产生电压和电流。在有光照的情况下，电压基本保持恒定，电流随着光照强度的强弱而变化，光照越强则电流越大。产生的能量通过控制器直接提供给直流负载工作，或者通过逆变器将直流电转换成交流电提供给交流负载工作。同时富余的能量通过控制器的控制储存到蓄电池中。晚上没有光照的情况下，电池板的电压电流均为0。这时负载的供电完全由蓄电池供电。在遇到连续阴雨天气时，电池板所能吸收的光能很少，所以提供的能量相应也就少，这种情况下负载主要由蓄电池提供能量。当蓄电池的能量低于预先设定的电压值时，控制器就会切断负载供电处于保护状态。等天晴光照充足后，电池板给蓄电池充电到预先设定的电压值，则控制器会自动开启负载。系统恢复正常工作。太阳能系统在选择时，可以按照以下公式来简单估计。太阳能系统的计算公式为：P=K负载工作电压（V）×负载工作电流（A）×日工作时数（H）年辐射总量（kcal/cm2）光电转换电池板蓄电池直流负载交流负载逆变器控制器深圳国人通信有限公司４国人通信POWERCOM其中：K=55(有人职守，一般使用或三极用电)K=60（无人职守，要求可靠或二极用电）K=66（无人职守，环境恶劣或一级用电）蓄电池容量BC计算公式：BC=1.2×蓄电池放电容量修正系数×负载工作电流×日工作时数×最长连续阴雨天数其中1.2为安全系数。碱性蓄电池放电容量修正系数为1.25酸性蓄电池放电容量修正系数为1.5在我国，各地的年辐射总量及平均日照时间有以下经验数据：海南：150千卡/厘米2·年3.75h/day西安：110千卡/厘米2·年3.6h/day北京：120千卡/厘米2·年5h/day新疆：160千卡/厘米2·年4.6h/day深圳：120千卡/厘米2·年3.52h/day深圳国人通信有限公司５国人通信POWERCOM太阳能直放站电源系统太阳能直放站系统就是由太阳能作为直放站的通信电源的供电系统。通信电源有12V，24V，48V等系统，但在太阳能系统中考虑到内阻问题，一般采用24V系统为宜。一、系统工作原理及组成结构太阳能供电系统主要由太阳能电池模组(电池板)，蓄电池，控制器，负载组成。系统实物连接图如下（图一）：系统中电池板，蓄电池和负载分别接到控制器的相应接口，由控制器控制负载的工作和蓄电池的充放电。工作原理为：白天在有光照的情况下，电池板在阳光的照射下发生光电转换，产生电量，提供给负载工作的能量，同时将多余的能量储存到蓄电池中。夜间，不能进行光电转换，则蓄电池中的电量释放出来供给负载工作。二、系统典型参数为：参数典型值单位备注电压系统24±2V电池板电压38±5V白天开路测量蓄电池电压12±1．5V指单个电池蓄电池电压25±2V指电池连接系统负载电压24V蓄电池负载（直放站）电池模组控制器图一深圳国人通信有限公司６国人通信POWERCOM最大电池板电流17±1A云南半导体2×8系统最大电池板电流18±1A上海国飞2×7系统负载电流3.1±0.1A24VDC/DC电源蓄电池容量200Ah每块系统容量400Ah蓄电池供电时间4.5天单独供电系统主要设备清单为电池板：17.1V/2.4A，45W，云南半导体（或50W，上海国飞）数量是地区而定蓄电池：4块，6GFM200，200Ah,12V控制器：一台24V/30A直放站负载：直放站一台，24VDC/DC电源模块支架系统：一套对于太阳能电源系统的可靠性是设计和安装过程中最应注意的问题。因为对于采用太阳能供电系统的通讯设施，一般对安装在地理位置比较偏僻的地方，如山顶上，或者人烟稀少的地区，平时人很少到达，因此维护、修理非常困难，费用也很高。因此需要系统具有较高的平均无故障时间。另外在使用现场，环境条件一般也都比较恶劣，如温差大、风大、雾绕、潮湿等，这些对太阳能发电系统具有一定的影响，因此更加提出对太阳能电源的可靠性要求。因此在太阳能设计和施工当中，要求大家本着细心认真的态度，尽量不发生事故，保证整个系统的施工质量。深圳国人通信有限公司７国人通信POWERCOM太阳能供电系统工程操作流程指导工程安装细则一、选址、栽杆、支架安装选址太阳能直放站一般安装在人烟稀少的荒山野岭，选择合适的位置不仅有利于系统的正常工作和覆盖效果，更要保证系统的安全运行。一般选址要考虑以下因素：（1）地势尽量要高，以利于射频信号的传播。（2）考虑附近障碍物的遮荫：在一年四季及白天中尽量不使附近障碍物的阴影投射到太阳能板上。（3）支架选择：根据周围环境、太阳能系统大小和投资预算选择高、中、低或壁挂支架。我们主要考虑抱杆的高度。（4）安装地基：屋顶或水泥地基。（5）防雷措施：要加防雷地线。（6）防盗：应采取有效的方法避免电池板系统被附近居民盗走及破坏。（7）防冰雹、防飓风、防锈蚀、防紫外线、防水。（8）应安装在远离儿童的地方，以免发生危险。栽杆我们的太阳能直放站系统一般是架于抱杆上的，这种方式安全而可靠。但是栽杆时一定要注意根据系统的结构保证电池板安装上以后方向能够正确朝南。若电池板结构方向为平行于抱杆平面的，则抱杆要南北方向栽植。若电池板结构方向为垂直于抱杆平面的，则抱杆要东西方向栽植。施工中最好用指南针确定准确方向，避免主观错误。支架安装支架的安装可按照结构图纸安装。要求支架系统安装稳固结实。可抵抗台风等恶劣气候的侵袭。配件要求（1）抱杆高度能够满足需要。（2）所有支架热镀锌。深圳国人通信有限公司８国人通信POWERCOM注意事项（1）保证抱杆栽植方向正确朝南。（2）支架螺母拧紧拧牢。（3）支架安装中要注意螺母的安装方向及角铁的支架方向，有利于稳固、方便及受力均匀。容易出现问题（1）方向偏离或错误。（2）支架安装尺寸不合。（3）抱杆或选址过低，影响覆盖效果。二、架设电池板太阳能电池板是太阳能系统的主要组成部件，安装连结虽然简单，但也会出现许多问题，请按照以下流程和方法安装，以避免不必要的返工和错误。16片板24V系统安装流程及连线方法如下：（1）从包装箱内取出电池板，电池板接线盒朝上，一字顺序摆好八块。注意下面要垫上包装纸等以免损伤电池板表面。（2）拧开各个电池板的接线盒，明确电池板正负极。红色线头为正极，黑色线头为负极。与两个线头相对的接线孔是和对应的线头相通的。剩余两组接线孔为备用接线孔。（3）用电缆将八块电池板的所有正极并联起来。也就是从第一块电池板正极引出线缆连结到第二块电池板正极，线缆从每块电池板与正极相通的接线孔引出，并依次将八块电池板正极连结。压线螺母要拧紧，电缆线要用手拉一下确认是否接牢。注意线缆在除去外层胶皮时同时要除去线缆内层的透明胶皮，线缆的剥线长度要求为12mm。（连结结构图见下页）（4）盖好接线盒盖，可暂时不拧盒盖螺母。但不要将螺母弄丢。（5）把电池板支撑钢架放在接好线的电池板，用螺母把八块电池板固定在电池板支架上。注意支架角钢方向和螺母的方向。确定螺母是否拧紧。（6）按上述方法接好另一面电池板。不同的是将所有负极并联起来。（7）将两面电池板安装在已架设固定完备的抱杆支架上。注意电池板倾斜深圳国人通信有限公司９国人通信POWERCOM正极负极接到控制器方向。（8）将两面电池板所对应的电池板串联接起来，盖好接线盒盖，拧紧固定螺丝。由末端引出正负极接头，用万用表检查电压是否为38V，并用绝缘胶将引出头包扎起来。用黑胶布将连接中暴露的导线绝缘，并外加防水胶再加绝缘胶。并将电缆线牢固固定在支架上。（9）整理电池板之间的连接线，使线路看起来整齐，美观。可用塑料扎带适当包扎。建议把线路整理成横平竖直的线路，并使每一块电池板的连线统一成一种形状。（10）将正负极电源线加PVC管套起来，引到控制器接线口。连结口处用防水胶堵死，并用绝缘胶包扎。线路沿着抱杆下来直到控制器，中间PVC管要用扎带固定。连线线路图见下图：支架的安装是将电池板支架用支撑杆撑起来并在底座上固定。线路连接遵循原则为：保证电压24V。连线方法及工艺可以根据实际情况作相应变化。注意事项（1）实际工程来料若为12，14片电池板，接线方法与上述方法相同。区别只是并联板片相应减少。（2）保证线缆接线正确无误，并且连接牢靠稳固。（3）线缆连结整齐美观、长度要统一，所有外部连线都要加以固定。深圳国人通信有限公司１０国人通信POWERCOM（4）剥开的线头不能太长或太短。要求为12mm。（5）线缆可用配套电缆线，或用Ф3的标准铜芯电缆线。（6）电池板连结盒内有四组接线孔，每两个相对的为一组，每组接线孔是相通的。（7）螺母要拧紧，引线要用手拉一下确认是否接牢，注意除去线缆上的内层胶皮。（8）要检查来料线缆的老化程度，避免用旧电缆。容易出现问题（1）线路接错，所以每接一次都要用万用表测量以确定电压。（2）线路形成回路。（3）支架结构不合理，安装困难。（4）线路连结乱成一团，线缆长短不一。三、安装蓄电池我们采用的是广东番禺恒达公司的TOYO牌6GFM系列固定型密封铅酸蓄电池。型号为6GFM200，产品规格为：蓄电池型号额定电压（V）额定容量（Ah）尺寸(mm)重量(Kg)长度宽的总高度6GFM2001220049726024167．5四块铅酸蓄电池每块的额定电压为12V，将四块蓄电池分成两组先分别串联起来，再将两组电池并联，便可以提供24V的电压。容量为400AH。蓄电池的安装方法：（1）把电池箱底座固定在抱杆支架的平台上。（2）将电池顺序排列在电池箱的底座内。若用铜板连结时，则要注意排放顺序和方向。（3）用连结铜板（或连结线）将蓄电池按照两串两并的规则连结起来，连结时线蓄电池正极负极深圳国人通信有限公司１１国人通信POWERCOM缆要用螺母压紧，避免打火。蓄电池的串联联结方法如下图