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户外便携式柔性太阳能供电系统的设计

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户外便携式柔性太阳能供电系统的设计

户外便携式柔性太阳能供电系统的设计1、设计原则太阳能供电系统设计的总原则是 在保证满足负载供电需要的前提下, 确定最佳功率的太阳能电池组件和最佳容量的蓄电池组件, 以尽量减少初始投资。 对系统设计者来说,在太阳能供电系统设计过程中做出的每个决策都直接影响成本。 本人在学习各专家的设计方法时发现, 一些设计仅考虑了蓄电池的自维持时间(即最长连续阴雨天),而没有考虑到亏电后的蓄电池最短恢复时间(即两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数) 。 这个问题, 尤其在我国南方地区应引起高度重视。 因为我国南方地区阴雨天既长又多, 而对于方便适用的独立太阳能供电电源系统, 由于没有应急的其他电源保护备用, 所以应该将此问题纳入设计中。本节综合以往各设计方法的优点, 引入两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数作为设计的依据之一, 并综合考虑了各种影响太阳能辐射条件的因素, 提出了太阳能电池功率、蓄电池容量的计算公式,及相关设计方法。2、太阳能电池与蓄电池的配置关系太阳能供电系统的储能装置主要是蓄电池。 与太阳能电池组件配套的蓄电池通常工作在浮充、 循环使用的状态下, 其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而变化。 它的容量比负载所需的电量大得多。 蓄电池容量的合理选择对保证连续供电是很重要的, 而且受环境温度的影响极大。 而太阳能电池组件发电量在不同季节也有差别。 组件的发电量在不能满足用电需要的月份里, 要靠蓄电池的电能给予补足; 在超过用电需要的月份, 蓄电池将多余的电能储存起来。 所以组件发电量的不足和过剩值, 是确定蓄电池容量的依据之一。 同样, 连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池获得。 所以, 这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的依据之一。蓄电池的容量 BC计算公式为COLLC C/TSNQAB (安时) ( 3-1 )A为安全系数,取 1.1 ~ 1.4 之间;此QL为负载日平均耗电量,等于工作电流乘以日工作小时数;NL为最长连续阴雨天数;S为太阳能电池阴雨天修正系数,一般单晶硅为 0.99 ,非晶硅为 0.90 ;TO为温度修正系数,一般在 0℃以上取 1,- 10℃到 0℃取 1.1 ,- 10℃以下取1.2 ;CC为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取 0.75 ,胶体铅酸蓄电池取 0.90 ,碱性镍镉蓄电池取 0.85 。太阳能电池组件设计A 太阳能电池组件串联数 Ns 太阳能电池组件按一定数目串联起来,就可获得所需要的工作电压。但是,太阳能电池组件的串联数必须适当 串联数太少, 串联电压低于蓄电池浮充电压,组件就不能对蓄电池充电; 串联数太多, 输出电压远高于浮充电压, 充电电流也不会有明显的增加。 因此, 只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时,才能达到最佳的充电状态。计算方法如下OCcDfOCRs U/UUUU/UN ( 3-2 )式中 UR为太阳能电池组件输出最小电压;Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压;Uf为蓄电池浮充电压;UD为二极管压降,普通二级管一般取 0.7V,肖特基二级管为 0.2V;UC为其它因数引起的压降。电池的浮充电压和所选蓄电池的参数有关, 应等于在最低温度下所选蓄电池单体的最大工作电压乘以串联的电池数。B 太阳能电池组件并联数 Np 在确定 Np之前,我们先确定其相关量的计算方法。将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量 Ht, 转换成在标准光强下的平均日辐射时数 H100007782 /.HtH (小时) ( 3-3 )式中 2.778/10000 ( h2 m2/kJ )为将日辐射量换算为标准光强( 1000W/m2)下的平均日辐射时数的系数。太阳能电池组件日发电量 Qp zopocp CKHlQ ( 3-4 )式中 I oc为太阳能电池组件最佳工作电流;Kop为斜面修正系数;Cz为组合、衰减、灰尘、充电效率等损失的修正系数。一般单晶硅取 0.8 ,而非晶硅取 0.9 。两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数 Nw为本设计之独特之处, 主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来。需补充的蓄电池容量 Bcb为LLcb NQAB (安时) ( 3-5 )太阳能电池组件并联数 Np的计算方法为NQ/QNBN wpLwcbp ( 3-6 )表达式意为 并联的太阳能电池组组数, 在两个连续阴雨天之间的最短间隔天数内的发电量, 不仅供负载使用, 还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损的电量。C 太阳能电池组件的功率计算根据太阳能电池组件的串并联数,即可得出所需太阳能电池方阵的功率 Ppwso NNPP (瓦) ( 3-7 )式中 Po为太阳能电池组件的额定功率。3、厦门地区太阳能供电系统设计实例太阳辐照量的随机性比较大, 所以无法确定安装后方阵面上各个时段确切的太阳辐照量, 只能根据气象台历年记录的太阳辐照量历史资料作为参考。 但是气象台提供的通常只是水平面上的太阳辐照量, 而光伏方阵安装时都是尽量朝向赤道倾斜安装, 其一是可以增加方阵面上全年接收到的太阳辐照量, 其二是倾斜放置时可以增加冬季方阵面上接收到的太阳辐照量, 而减少夏季接收到的太阳辐照量, 使系统能全年比较均衡地工作。 系统设计时, 要将水平面上的辐照量通过计

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