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太阳能路灯系统的简易设计

发布日期:2017-7-31 浏览次数:244

太阳能路灯系统的简易设计

 太阳能路灯系统是离网系统中的一个典型应用。其系统成本与当地的日照条件和环境、负载的实际需求、太阳能充放电系统效率、系统参数的配置、太阳能电池板和蓄电池的安装方式等有密切的关系。

一、 明确项目地点

二、 明确实际负载需求

三、 选择功能需求选择合适的太阳能充放电控制器

四、 计算蓄电池的容量

五、 计算太阳能电池板的容量

六、 修正设计参数

七、 选择合适的安装方式以减小系统损耗。

一、明确项目地点

明确项目地点以获取当地的日照资源和环境相关参数。获取日照资源很好理解,环境对太阳能发电的影响有时候也不能忽略,当地如果污染大,空气中灰尘较多,也会影响太阳能发电效率。

本文采用太阳能光伏系统设计软件PVsyst来获取项目地点的气象资料,准确方便快捷。

以新疆乌鲁木齐城市为例

二、明确实际负载需求

40W的LED负载,连续阴雨天2天。按冬季最大实际用电需求: 功率(W)时间(小时)实际用电(WH)第一时段403120第二时段30390第三时段10330第四时段20360  合计300

三、选择太阳能路灯控制器

由于负载为LED,控制器须选择集充电,LED恒流放电控制一体的控制器。现在市面上常见的有两种类型的控制器:

PWM型LED恒流一体路灯控制器,

MPPT型LED恒流一体路灯控制器

由于太阳能路灯系统的成本与蓄电池的充放电系统效率息息相关,而蓄电池的充放电效率又主要取决于控制器,所以控制器的选择至关重要。

 充电系统效率放电系统效率充放电线路损耗充放电系统效率PWM型控制器70%96%1%66.5%MPPT型控制器95%97%1%91.2%      

注明:本例中,PWM控制器充电系统效率与蓄电池和太阳能电池板的电压配比有关系,一般而言,在冬季充电系统效率在70%左右。

     本例中,MPPT型控制器参数采用了合肥尚源电气SYML2410控制器参数。

四、计算蓄电池容量

:日均耗电量,WH

:蓄电池电压,12V

:连续阴雨天数,2天

:蓄电池放电深度,0.7

:控制器放电转换效率,0.95

:放电系统线路损耗,0.99

:蓄电池放电效率,0.95

:蓄电池温度修正系数,1.2(高于0℃取1.0,低于0℃,高于-10℃取1.1,低于-10℃,取1.2)。

五、计算光伏电池板的容量

总共需要的电池板方阵功率计算公式为:

:日均耗电量,WH

Tm:峰值日照时数,其值与辐照强度的值基本相同,这里取1.5h

η1:充放电系统效率,PWM充放电系统取0.65-0.85,由于冬季PWM光伏利用率低,这里取0.7,MPPT充放电系统可取0.91

η2:方阵表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数,可取0.9~0.95

   η3:蓄电池自身充放电损失的修正系数,通常可取0.9~0.95

采用PWM充电方式

采用MPPT充电方式

六、修正设计参数

通过以上步骤设计出的参数如下

实际负载日耗电量:300WH

太阳能电池板容量:

PWM充电系统:316W

MPPT充电系统:243W

蓄电池的容量为:12V,100AH

显然不管是PWM充电方式还是MPPT充电方式,太阳能电池板参数和蓄电池参数是失配的。

而且由于乌鲁木齐冬季和夏季的日照条件相差太大,按冬季设计的太阳能电池板容量到了夏季浪费就非常严重。可以通过更改负载的控制模式,使负载在冬季和夏季处于不同的运行模式,来平衡夏季的过充和冬季的欠充。另外再通过适当的加大蓄电池的设计容量,增加电池储能,使蓄电池在冬季处于浅放电状态,以弥补太阳能发电量差对蓄电池造成的伤害。

1、 更改实际负载需求。

 功率(W)时间(小时)实际用电(WH)第一时段30260第二时段20240第三时段8756第四时段20120  合计176按日耗电量174W来计算太阳能电池板容量为:

PWM充电方式:183W

MPPT充电方式:140W

2、 适当加大蓄电池的容量,在原理设计基础上,蓄电池容量增加20%,120AH,更改蓄电池电压等级为24V。

则蓄电池可采用12V,60AH,两节串联。

主要配置清单:

采用MPPT充电方式:

太阳能电池板140W

蓄电池:12V,60AH,2节

mppt控制器:8A

采用PWM充电方式:

太阳能电池板180W,

蓄电池:12V,60AH,2节

PWM控制器:8A