太阳能供电方案设计.pdf

XXXXXXX 数字监控摄像机太阳能供电方案设计目前 XXXXXXX 数字监控系统传输网络已经基本建成，接下来将进入全面的设备安装调试阶段。 在系统的实施过程当中， 由于部分监控点位距离供电点较远，供电方案是一个需要考虑到问题。当前，远距离为监控摄像机供电的方法有多种，结合 XXXXXXX 的地理环境及实际情况， 我们考虑采用太阳能供电方案来解决部分监控点位的供电问题。采用太阳能供电无需架设电力电缆，操作简单。并且太阳能供电是一种既不消耗资源又无污染排放的清洁能源，使用寿命长、维护方便。1、太阳能供电原理太阳能供电系统主要由太阳能电池方阵、 充放电控制器、 逆变器蓄电池组等构成（如图 1） 。图 1 太阳能供电系统构成图（ 1）太阳能电池板太阳能充放电控制器太阳能电池阵列蓄电池组逆变器 交流负载太阳能电池板的作用是将太阳辐射能量直接转换成直流电， 供负载使用或贮存于蓄电池内备用， 它是太阳能发电系统中最重要的部件之一， 其转换率和使用寿命是决定太阳能电池是否具有使用价值的重要因素。 太阳能光电池板可组成各种大小不同的太阳能电池方阵， 亦称太阳能电池阵列。 太阳能电池板的功率输出能力与其面积的大小密切相关，面积越大，在相同光照条件下的输出功率也越大。太阳能电池板一般由电池片、组件边框、钢化玻璃、封装材料以及接线盒等组成。（ 2）太阳能充放电控制器在太阳能发电系统中， 充放电控制器在整个系统中起着重要的作用， 扮演着系统管理和组织核心的角色。 太阳能充放电控制器能够为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。（ 3）蓄电池组蓄电池组是独立太阳能供电系统不可缺少的重要部件。 蓄电池组将太阳能电池方阵发出的直流电贮能起来， 供负载使用。 在太阳能发电系统中， 蓄电池处于浮充电状态。 白天太阳能电池方阵给负载供电，同时电池方阵还给蓄电池充电， 晚上或阴雨天负载用电全部由蓄电池供给。蓄电池主要铅酸免维护电池、 普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池等种类。（ 4）逆变器由于太阳能电池的直接输出一般都是直流电， 为能向使用交流电的设备提供电能， 应将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用 DC— AC 逆变器。有时还要根据设备工作电压的需要，采用变压器进行升降压。逆变器按激励方式可分为自激式振荡逆变器和它激式振荡逆变器。2、监控摄像机太阳能供电系统设计XXXXXXX 数字监控系统监控摄像机工作电压主要有两种：220VAC 和 24VAC。 工作电压为 220VAC 的摄像机准备采用太阳能供电方案。设计如图 2 所示：图 2 太阳能供电方案2.1 监控设备功率及日耗电量的确定确定太阳能发电功率及配置的前提是确定前端需要供电设备 （负载） 的功率及耗电量。 通过实验检测手段我们可以确定负载的总功率W， W 主要包括： 摄像机及其加热器和光端机的功率。 实验检测得到的总功率 W 为 30w。由此可以确定负载的日耗电量 P：P=W*24h P=30w*24h P=720wh 若太阳能电池板和蓄电池的输出电压为 12V， 则负载设备日耗电容量 Q=P/12V Q=720wh/12V=60AH 2.2 太阳能电池方阵设计根据负载设备日耗电量计算太阳能电池板数量。 本设计拟采用单组电压为 12V， 功率为 150W 的太阳能电池板。 在忽略充电损耗的情况下， 按每天平均日照时间 3h 计算， 则单块太阳能板的日发电量为：150W*3H=450WH 。 一般情况下充电损耗比率为 10%左右， 那么单块太阳能板的实际日发电量为： 450WH* （ 1-10%） =405WH 因此需要太阳能板的数量N=720WH/405WH ≈ 1.8 故太阳能电池方阵需要电池板的数量为 2 块。2.3 蓄电池组容量设计蓄电池的容量对保证连续供电是极其重要的。 太阳能方阵每日所发电量除供设备消耗外， 还要多出一部分电量存储到蓄电池内以备夜间及阴雨天使用。蓄电池的容量 Q＇计算公式为：Q＇ =γ *Q*N ＇ * τ /C（ AH）式中 γ 为安全系数， 取 1.1～ 1.4 之间； N＇ 为最长连续阴雨天数；τ 为温度修正系数，一般在 0℃以上取 1， -10℃以上取 1.1 ， -10℃以下取 1.2 ； C为蓄电池放电深度，铅酸电池为 0.75。故可以计算出蓄电池容量为： Q＇ =1.2*60*1*1.2/0.75=115.2AH 。本设计拟采用容量为 200AH 的蓄电池。2.4 充放电控制器的设计充放电控制器的选择要遵循以下原则：首先， 充放电控制器工作电压不低于系统工作电压。 其次最大充电电流不小于太阳能电池充电电流， 最大放电电流不小于向负载供电电流。另外，本设计采用质量可靠、接线方便、电压显示直观，具有过充、过放、接反、短路等保护功能，充电速度快、平稳、损耗小的充放电控制器。2.5 逆变器的设计逆变器的设计满足具有安全的输入输出隔离设计，转换效率高，各种指示状态清晰，具有各种保护功能。3、设计说明考虑到 XXXXXXX 的环境气候特点， 且摄像机晚间不需要工作。为保证系统的持续、 稳定、 可靠的运行， 本设计建议采用时序控制器，控制太阳能供电系统的供电时间维持在 16 小时左右。这样既可以节省投资，又可以提高系统的稳定性。