太阳光照明范文（精选11篇）
太阳光照明 第1篇
关键词：太阳能,充放电,照明
1 方案和功能总述
系统选用两片6V/3.5W的太阳能电池板串联,总功率为7W,在不同的光强条件下输出电压在12V到13.6V之间变化。蓄电池选用免维护铅酸蓄电池,其参数为6V/4.5AH(20HR),表示该蓄电池的额定电压为6V,充满电后若以0.1C(即0.45A)的电流放电,可以放电二十小时,根据电量的不同,其输出电压在5.25V到7.05V之间变化。路灯选用6V/1.5W LED灯,根据厂家提供的参数,其亮度与25W的白炽灯亮度相当。
系统的主要功能如下:1)能自动检测当前时间,当时间处于晚上19:00-24:00时,启动供电模块,点亮路灯;当时间处于0:00-6:00时,系统进入空闲模式以降低功耗;当时间处于7:00-17:00时,启动充电模块。2)要能自动检测太阳能电池板电压是否高于蓄电池电压,若高于蓄电池电压,则可开启充电;若低于蓄电池电压,则不能开启充电,否则蓄电池电流会反向流向太阳能电池板而造成电量损耗。3)当蓄电池电压高于5.25V而低于6.2V时采取直充充电方式,到当电池电压高于6.2V而低于7.05V时采用PWM脉冲调制充电方式给蓄电池充电直到充满。4)当蓄电池电压低于5.25V时,自动关断负载(欠压关断),同时有报警功能;当从低于5.25V回升到5.8V时才能再次接通负载。5)当蓄电池电压高于7.05V时,自动关断负载(过压关断)和充电电路,同时有报警功能;当从高于7.05V回落到低于6.75V时才能接通负载。6)当蓄电池处于浮充充电状态时电压值控制在6.75V左右。7)当用户将太阳能电池板接反至控制器时,蜂鸣器报警,并且具有保护控制器不被毁坏的功能。8)当用户将蓄电池接反至控制器时,蜂鸣器报警,并且具有保护控制器不被毁坏的功能。
2 硬件设计
系统硬件电路可以分为以下几个模块:充放电模块、光耦连接模块、系统工作状态指示模块、实时时钟模块、单片机最小系统。各个模块的具体电路如下:
2.1充放电模块
充放电模块主要实现太阳能电池板、蓄电池、负载三者之间的连接,稳压及电源电压转换。电路图如图1所示。
这一模块包括太阳能电池板输出电压稳压部分、路灯供电部分、单片机系统供电部分。
太阳能电池板输出电压稳压部分电路的主要功能是将太阳能电池板输出的变化的电压稳定下来,给蓄电池充电。其中header2接太阳能电池板,输出电压在12V到13.6V之间变化,LM7805、AD8615、R1、R2组成可调稳压电路,通过调节变阻器R2的阻值就可以改变输出电压,本系统中将输出电压稳定在6.75V,给蓄电池充电。R3和R4组成分压电路,用于检测充电电压。Q1为充电控制开关。
路灯供电部分电路:R5和R6组成分压电路,用于检测蓄电池电压。lamp为路灯,Q2为路灯亮灭控制开关。
单片机系统供电部分的主要作用是将太阳能电池板和蓄电池输出的变化的电压稳定在5V,给单片机和其他的芯片提供电源。由于LM7805的输入电压需大于7V,否则不能工作在稳压状态。而蓄电池输出电压范围在5.25V到7.05V内变化,不能直接输入到LM7805的输入端。为了解决这一问题,我们先对蓄电池输出电压进行了升压处理,图中的555定时器,二极管D2、D3和电容C6、C7组成升压电路,将蓄电池电压升为两倍,在10.5V到14.1V范围内变化,这个电压就可以输入到三端稳压电源LM7805进行稳压,经过倍压和稳压处理后,就可以得到非常稳定的5V电压。
2.2光耦连接模块
为了提高系统的可靠性,本系统中用光电耦合器将单片机系统与充放电电路隔离开来,光耦电路如图2所示。
这两个光耦分别用来驱动控制充电的MOS管和控制路灯的MOS管,通过控制Charge的电平高低就可以控制充电的启动与停止,同样,控制Lamp的电平高低就可以控制路灯的点亮与熄灭。
2.3系统状态指示模块
系统状态指示电路用于指示电路的当前工作状态,本系统中用发光二极管和蜂鸣器来指示电路状态。当太阳能电池板被反接至控制器时或当蓄电池被反接至控制器时,报警并切断负载。本系统中还设置了三只发光二极管来指示蓄电池充电状态,三支发光二极管分别用于指示正在充电、蓄电池欠压、蓄电池过压三种状态。如图3所示。
其中DS3有三种状态:熄灭、闪烁、常亮,分别用于表示未充电、正在充电、已充满。这样根据三个指示灯的亮灭就可以知道系统的当前工作状态。
2.4实时时钟模块
由于路灯只是在晚上的某一个时间段内点亮,因此需要采集当前时间。本系统中选用高精度实时时钟芯片DS12C887来提供当前时间。该芯片能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息,芯片内部自带锂电池,在芯片外部电源掉电后,其内部时间信息还可以保存10年之久。因此该芯片非常适合用在太阳能系统中,为系统提供准确的当前时间。
2.5单片机最小系统
本系统中需要采集两路电压信号,控制两个MOS开关,控制追日系统中的舵机并实现复杂追日算法,本系统选用了一款功能较为齐全的单片机STC12C5A60S2,该单片机具有以下特点:高速、低功耗、强抗干扰;指令代码完全兼容8051;系统内部程序存储空间高达60K ;自带8路高速10位A/D转换;2路PWM输出口4个16位定时器,三个时钟输出口。
3 软件设计
充放电控制系统软件算法主要是实现对蓄电池的智能充放电,提高电池充电效率,延长蓄电池使用寿命。控制系统软件算法可以分为以下几个模块:主程序、电池充电模块、路灯供电模块。
3.1充放电控制系统主程序
在本系统中,根据不同的时间段让系统进入不同的工作模式。主程序流程图如图4所示。
3.2蓄电池充电模块
本系统中为了提高充电效率并延长蓄电池寿命,充电时采用二阶段充电法。
第一阶段是恒压直充充电。恒压直充充电是直接用恒定电压对铅酸蓄电池进行充电。在充电初期由于铅酸蓄电池电压较低,充电电流较大,随着铅酸蓄电池电压逐渐升高,电流逐渐减少,所以充电过程中析气量小,对电池的伤害较小,但是在充电后期电流太小,充电时间较长。因此在充电后期需采用其他的方式充电。第二阶段是PWM脉冲充电,采用间歇的电压脉冲给蓄电池充电。电压脉冲中的高电平到来时给蓄电池充电,低电平到来时,蓄电池内部经化学反应产生的氧气和氢气重新化合被吸收掉,从而减少了充电时的析气量,降低了了蓄电池的内压,使下一轮的充电能够更加顺利地进行,使蓄电池可以吸收更多的电能。
具体的程序流程如图5所示。
3.3路灯供电模块
路灯供电模块的主要作用是保护蓄电池不至过充或者过放,延长蓄电池使用寿命。供电模块的程序流程如图6所示。
在用蓄电池给路灯供电时,当检测到蓄电池的电压小于5.25V时,说明蓄电池的剩余电量很低,不能再放电,否则会对蓄电池寿命造成很大影响,所以此时需要切断负载,保护蓄电池不至太过放电。当检测到蓄电池电压高于7.05V时,电池电压大于路灯的额定电压,可能会把路灯烧坏,所以此时要切断负载。
4 小结
地下室太阳能照明解决方案 第2篇
一、项目概况
****建筑占地面积约为16500平方米，共拥有27栋高层建筑，建筑屋顶均为平顶。
二、初步设计方案
本项目发电的用途均用于供应地下室照明用电。该太阳能发电系统属于并网发电系统，所发的太阳能光伏电与市电共同向地下室照明供电，太阳能所发电量供应地下室白天照明，夜间照明仍使用市电供电。
根据地下室照明的用电负荷，拟安装200KW太阳能光伏系统，该系统发电量相当于可提供4000多盏36W交流照明灯用电。该方案计划在27栋高层建筑的屋顶安装太阳能光伏阵列、汇流箱等设备，将光伏专用电缆引入并网柜。
光伏组件的安装将根据当地的日照辐射情况，依当地最佳倾角安装光伏组件，并充分考虑周围物体对光伏组件的遮挡问题，保证光伏系统在实际工作中不受到任何遮挡，做到高效、稳定运行。
三、项目示意图
四、项目预算价格
该项目总装机容量约为200KW，预算价格为400万元。其中包括：前期现场勘探、项目设计、设备采购、安装、调试、检测、交付等工作内容。
五、光伏发电的优点
1、与常规电网供电相比，太阳能光伏发电安全可靠、无噪声、无污染，符合低碳环保概念，具有极大地社会效益。
2、设备在运行中无需专业人员值守，管理维护简单。
3、太阳能光伏电池组件使用寿命20年以上，安装后能防冰雹撞击，支架安装牢固，可抗台风。
4、屋顶安装光伏组件，能起到良好的隔热作用，避免了屋顶温度过高（夏天，屋顶降温效果为3—5摄氏度），降低空调负荷，改善室内环境。
5、光伏电池板采用单晶或多晶硅，呈海蓝色，架设方便，美观度高，可与整体景观相协调。
六、节能方案分析
该发电系统建成后，年发电量预计可达20万度。按照相关统计计算，则可节省燃油60.2千升或标准煤80.8吨，这也意味着少排放199.4吨的二氧化碳、6吨的二氧化硫和3吨氮氧化物。同时减少因火力发电所产生的54.4吨粉尘，节约0.25万吨纯净水，保护林地0.02万亩，社会效益和节能减排方面效果显著。
****科技有限公司
太阳能与LED照明配合应用之探讨 第3篇
【关键词】 太阳能 LED 优点 问题
引言
太阳能是一种地球上取之不竭的清洁绿色能源，每日到达地球的辐射能量相当于约为2.5亿万桶石油，容量相当大。而LED灯的发光效率高，却比节能灯还要节能25%。而太阳能LED照明系统则集中了太阳能与LED两者的优点。随着地球能源越来越紧张，且环境污染越来越严重，人们开始更多的关注使用可持续的产品。且随着太阳能LED照明灯技术的发展和进步，太阳能发电在照明领域发展日益成熟，更加加深了人们对太阳能LED照明系统的亲睐。
1. 太阳能LED照明系统的应用
1.1城市亮化照明
目前太阳能光伏技术在城市亮化照明中的应用业已起步并以快速发展的势头逐步普及应用。学校、公园、住宅小区、别墅等场所的指示牌、草坪灯、路灯等均可采用太阳能光伏照明技术，使公共照明更方便、安全、环保、节能。太阳能亮化照明的工作原理是：由太阳能电池板作为发电系统，让电池板电源经过大功率二极管及控制系统给蓄电池充电，当蓄电池电源达到一定程度时，控制系统内设的自动保护系统动作，电池板自动切断电源，实行自动保护。太阳能景观灯外观设计大多采用金属与工程塑料相结合压铸成型，灯体可呈现出圆形、方形、几何图案等多种形状，仪态万千、风格迥异，或豪华典雅、或简洁明快。灯体颜色有白、红、绿、兰、紫、黄等，依次渐变或闪烁。天黑后系统自动启动亮灯装置，一眼望去，灯体发出均匀柔和的光线，几种颜色跳跃渐变，整个城市的夜晚在一瞬间律动起来。而太阳能高杆灯一般杆高8～13米，照明功率50W～130W，有效照明面积可达几百平方。太阳能亮化照明技术具有一次性投资、无长期运行费用、安装方便、免维护、使用寿命长等特点，不会对原有植被、环境造成破坏，同时也降低了各项费用，节约能源，可谓“一举多得”[1]。
1.2建筑物楼道照明
太阳能走廊灯由太阳能电池板供电。整栋建筑采用整体布局、分体安装、集中供电方式。太阳能安装在天台或屋面，用专用导线（可预留）传送到每层走道和楼梯口。系统采用声、光感应，延时控制。白天系统充电、夜间自动转换开启装置，当探测到有人走动信息后，自动启动亮灯装置，并延时3～5分钟后自行关闭。当楼内发生突发事故如火灾、地震等切断电源或区域停电时，仍可连续供电3～5小时，可以作为应急灯使用，在降低各项费用的同时体现了人性化的设计理念。此种产品还可用在小区的楼号牌、单元门牌等部位，为夜归人及来访的客人提供方便[2]。
1.3“光伏——建筑照明一体化”技术的应用
太阳能光伏发电产业增长迅速，不仅因为它是具有许多优点的清洁能源，一个更诱人的动因是，在太阳能与建筑一体化的过程中，太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力。太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，国外己有非常好的案例。因此，太阳能光伏发电技术与建筑结合方面，将具有良好的经济效益，前途无限。
目前已成功地把太阳能组件和建筑构件加以整合，如太阳能屋面（顶）、墙壁及门窗等，实现了“光伏——建筑照明一体化（BIPV）”。本系统的工作原理是：由多片单晶硅太阳能光电池组合而成的电池板，经过太阳光的照射之后产生光电效应而发出直流电，再由系统中的电源转换器将直流电转换成一般电器所需的交流电，经由配电系统供照明、空调等系统使用，以及蓄电池储存电力，尚可提供防灾紧急用电需求。建筑物的墙面和屋顶的PV组件的造型、色彩、建筑风格与建筑物结合，与周围的自然环境整合，以期达到完美的协调。国内某铝板幕墙制造公司研制成功一种“太阳房”，把发电、节能、环保、增值融于一体，成功地把光电技术与建筑技术结合起来，称为太阳能建筑系统（SPBS），已通过专家论证。这将有力地推动太阳能建筑节能产业化与市场化的进程[3]。
2. 阻碍太阳能LED照明系统发展的几个问题
2.1太阳能电池发电效率低
太阳能LED照明系统中LED驱动电能主要由太阳能电池组件提供，而目前太阳能电池的发电效率普遍都比较低，所有种类中转化效率最高的单晶硅太阳池，光电转化效率为15%左右，最高虽可达24%，但它的制作成本太大。多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳电池制作工艺相似，且成本较低，但它的光电转化效率又只有12%左右。非晶硅太阳能电池在弱光条件下也能发电，但是其转化率也只是10%左右，且其转化率随时间的延长会衰减。综上，太阳能电池组件的转化效率偏低，成为严重影响太阳能LED照明系统效率的主要原因之一。
2.2 LED發光效率低
LED作为太阳能LED照明系统的光源，其发光性能直接影响整个系统的发光性能，LED的发光效率由内量子效率、外量子效率等因素共同决定。当前，LED内部存在大量非辐射缺陷产生的自发极化和压电效应导致发光效率下降，即Droop现象。另外，LED中的无法及时散出的热量引起结温的升高也是LED发光效率下降的主要原因。改善LED性能、提高发光效率成为太阳能LED照明系统的关键性问题之一，制约了太阳能LED照明系统的发展。
2.3太阳能LED照明系统成本高
由于硅材料价格上涨和供应瓶预，太阳能LED照明系统电成本偏高。据统计，发1度电太阳能电池组件成本为五元，是传统火力发电成本的10倍。太阳能LED照明系统成本偏高的另一原因是系统中光源LED的成本也很高，以产生1000流明的光通量为例，用白炽灯成本小于1美元，用紧凑型荧光灯的成本小于2美元，而使用10颗大功率LED的成本超过20美元。不用电缆的费用和后来节约电费又很难抵消光源的价格差。综上，由于太阳能发电及LED光源的成本高导致太阳能LED照明系统价格偏高，成为影响其广泛应用的主要障碍。
2.4蓄电池系统较为薄弱
太阳能LED照明系统中经常用的单晶硅太阳能电池的寿命可达25年，光源LED灯的寿命更是理论上可达10万个小时，而普通蓄电池的寿命一般为2～3年，储能电容的寿命虽可达10年以上，能在一定程度上解决这个问题，但储能电容价格十分昂贵。所以，蓄电池成为太阳能LED照明系统应用急需解决的关键问题。
2.5太阳能产品的质量
近年来，太阳能光伏技术发展快速，产品生产厂家如雨后春笋。但有些太阳能产品没有形成系列，质量参差不齐，甚至在光源的选择以及电路设计中存在许多缺陷，降低了产品的经济型和可靠性。同时，国家缺少相应的产品质量标准和检测系统，使得太阳能光伏技术产业化收到影响。
结束语
随着中国经济的快速发展，对能源的需求日益扩大，能源短缺问题已经成为影响中国经济快速发展的一个重要问题，充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。目前太阳能灯具在户外照明领域市场占有量不到25%，预计在2012年以后，太阳能灯具在户外照明领域市场占有量可达10%以上，五年以后有望达到30%左右。太阳能灯具是目前最环保、最节能、最易推广的新灯具，市场前景不言而喻。
参考文献：
[1] 冯新红.太阳能LED照明系统的特点及发展[J]. 科技资讯，2011，（36）：48-49.
[2] 杨成银，黄志辉，邱望标.太阳能LED照明系统的设计[J]. 灯与照明，2007，31（03）：17-20.
太阳能路灯照明系统设计 第4篇
1太阳能路灯照明系统工作原理
太阳能路灯由太阳能电池组件、蓄电池、太阳能控制器、照明灯、灯杆等组成。太阳能路灯一般各自成供电系统,不与常规路灯供电网络连接。太阳能路灯系统主要有12V与24V两种。太阳能路灯是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板,白天接收太阳辐射能并转化为电能输出,经过充放电控制器储存在蓄电池中,在需要的时候对照明灯放电。太阳能控制器的主要作用是控制照明灯的打开和关闭,同时保护蓄电池,延长蓄电池使用寿命。
1.1太阳能电池组件
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池板主要由太阳能电池片、阳极氧化的铝合金边框、超白低铁光伏玻璃、封装材料、接线盒等组成。太阳能电池片一般采用单晶硅电池片或多晶硅电池片,封装材料一般采用抗老化EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)和耐候性好的优质TPT材料(聚氟乙烯复合膜),接线盒一般采用优质PP材料为接线盒外壳和内部的绝缘材料,镀银铜质电极材料为接线柱,并配置两个旁路二极管减少热斑效应,具有很好的密封和防水性能。
1.2蓄电池
在太阳能路灯照明系统中,蓄电池室重要的组成部分。由于太阳能电池组件发电受到阴晴雨雪、白昼黑夜的影响,再加上太阳能路灯的使用时间是在晚上,所以需要配置蓄电池系统才能工作。蓄电池容量过小,不能满足夜晚照明的需要;容量过大,蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,也造成浪费。
1.3光伏控制器
光伏控制器是对太阳能路灯照明系统进行管理和控制的设备。在太阳能路灯照明系统中,光伏控制器不仅需要具备对蓄电池充放电管理和最有充电控制功能,还需要具备温度补偿、设备保护、发电系统的各种状态显示等功能。
1.4照明灯
一般太阳能灯具采用LED光源。LED光源是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。LED灯节能,光效高,亮度高;发热少,寿命长,工作时间多在50000h以上,若每天工作12h,可用十年;最重要的一点是可以用直流驱动,由于太阳能电池组件输出直流电,所以该系统中不需要使用逆变器,大大节约系统的成本。
1.5灯杆
根据材质分,有不锈钢灯杆、铁质灯杆和铝合金灯杆。灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距,道路的照度标准确定。
2太阳能路灯照明系统的设计
本文以安装在上海市的一批太阳能路灯为例,阐述太阳能路灯系统设计的要点。
2.1项目需求
项目地点:上海;项目要求:光源功率为30W,要求路灯每天工作8小时,保证连续3个阴雨天能正常工作。
2.2气象条件
上海地区处于东经120°52′至122°12′,北纬30°40′至31°53′之间,属北亚热带季风气候,四季分明,日照充分。上海地区的各月的气象条件如表1所示。
从表1中可知:上海地区1月份太阳辐射强度最弱,为59.5kwh/mth,根据公式(1)可计算出1月份的有效日照时间T为1.92h。7月份的太阳辐射强度最强,为152.5kwh/mth,有效日照时间为4.92h。
太阳能路灯照明系统需要保证其系统全年工作的稳定性和可靠性,所以在设计时需要特别注意太阳辐射强度最弱的冬季的系统的运行情况。但是上海地区冬季雨量偏少,所以在该地区设计太阳能路灯照明系统时,可以采用该地区的全年平均日照示数。上海地区的全年平均太阳辐射强度为1243 kwh/year,全年平均有效日照时间为3.4h。
2.3系统设计
2.3.1负载日功耗
该太阳能路灯照明系统包含一个直流负载,即LED照明灯,光源功率为30W。要求路灯每天工作8个小时,所以负载日耗电量如公式(2)所示。
其中,EL为负载每日的耗电量;W为负载功率,h为负载每日工作的时间,V为系统蓄电池的标称电压。
2.3.2蓄电池容量计算
项目要求该太阳能路灯照明系统满足连续3个阴雨天能正常工作。蓄电池容量如公式(3)所示。
其中,C表示为蓄电池容量;EL表示为负载日消耗电量;N+1表示为系统储备电能天数;η表示为蓄电池放电深度,1.1为蓄电池安全系数。
在该太阳能路灯照明系统项目中,EL为20Ah,系统储备电能天数为4天,蓄电池放电深度取75%。代入公式(2)可得蓄电池容量为117.3Ah。选取型号为12V120Ah的阀控密封式铅酸蓄电池1只。
2.3.3太阳能电池组件容量计算
满足负载日用电的太阳能电池组件的充电电流I1的计算如公式(4)所示。式(4)中1.05为太阳能充电综合损失系数,蓄电池充电效率为0.85,控制器效率为0.9。
连续阴雨天过后需要恢复蓄电池容量的太阳能电池组件充电电流I2的计算如公式(5)所示。式(5)中的D为两个连续的阴雨天间间隔时长,假设为20天。
太阳电池组件的功率P计算如公式(6)所示。
选取2块峰值功率为85W的太阳能电池组件。
2.3.4光伏控制器
光伏控制器在太阳能路灯照明系统中的最大的功能是对蓄电池的控制,指对蓄电池过充电时断开和过放电时恢复连接的功能。在选择路灯控制器时,特别需要注意控制器恢复连接点参数的设置,否则可能出现灯具闪烁不定,缩短蓄电池和光源的寿命。根据上述计算,该光伏控制器的型号为确定为12V/10A。
2.4系统配置及组成
经过对该太阳能路灯照明系统的设计,该系统的配置及组成如表2所示。
3结束语
本文以上海地区的某太阳能路灯项目为例,介绍了太阳能路灯照明系统的工作原理、设计步骤、系统配置及组成。本文从上海地区的气象条件分析入手,对系统的设计进行详细的分析。只有根据详细气象资源条件,再结合实际经验,优化系统设计,才能确保太阳能路灯能正常工作。
参考文献
[1]吴国楚.太阳能路灯的工作原理及设计[J].青海科技,2010(05).
[2]孔凡建.太阳能路灯的设计和应用[J].电源技术,2011(08).
太阳光照明 第5篇
为什么农村建设需要加亮照明太阳能LED路灯?
现在我国十分注重农村的发展和建设，对于农村道路建设同样十分重视，太阳能LED路灯在农村街道两旁为人们照亮了回家的路，也改善了农村的生活环境，太阳能LED路灯改善了传统路灯能源消耗和环境污染的问题。
在农村道路建设工作中，太阳能LED路灯凭借技术上的优势，利用太阳能电池板转化为电能，供照明使用，打破了传统路灯使用市电的局限性，实现了农村自给自足照明，解决了农村耗电多、电费高的困扰。在进行农村太阳能LED路灯配置时，离不开LED光源、太阳能电池板、蓄电池、控制器与灯杆的系统配置方案，而且农村太阳能路灯系统控制中一定要确定好照明时间与阴雨天气。一般农村太阳能LED路灯配置方案为：功率为15W-30W的LED照明光源达到照明需求即可，可以根据需要进行调配。
那么为什么农村要选择加亮照明太阳能LED路灯呢?这与以下几个因素是分不开的：
1、安全，由于太阳能LED路灯不使用交流电，而且太阳能LED路灯采用蓄电池吸收太阳能，通过低压直流电转化为光能，所以太阳能LED路灯是最安全的电源;
2、节能，太阳能LED路灯利用自然光源，无需消耗电能，而且取之不尽用之不竭;
官网：
3、太阳能LED路灯使用寿命长，安装成本低，维修方便。
4、科技含量高，太阳能LED路灯的核心装置是智能控制器，太阳能LED路灯设置的自控、时控开关装置可根据一天24小时内的天空亮度和人们在各种环境中需要的亮度自动调节;
5、环保，太阳能LED路灯符合绿色环保要求，无污染、无辐射，保护生态。
太阳光照明 第6篇
经济实用赢来广阔市场
上海韩科（HK）照明科技有限公司作为一个拥有前沿技术的实力型企业，堪称是中国首家民用电太阳能发电的制作企业。针对当前新农村建设的需要，上海韩科（HK）照明科技有限公司研发的便携式家用防盗太阳能庭院灯和新农村太阳能街道灯，是经济、安全、美观又环保的实用型产品。
1、便携式家用防盗太阳能庭院灯：采用最新科技的单晶硅太阳能电池板为电源，并配以太阳能的专用蓄电池，光源为LED超级节能灯。该产品具有亮度高、寿命长、超节电的显著特点。该灯分为光控型、时控型和手动型三种。光控型采用微电脑控制，天黑自动开启，天亮自动关闭；时控型也系微电脑控制，可自动控制时间，光照一天，阴雨天也可持续使用3—4个晚上。该灯携带方便，安装简单，新增的防盗报警装置，堪称农村家庭财产的守护神。置于庭院中既能照明，还可防盗报警，着实成为农村家庭一灯多用的照明、节电产品。
2、新农村太阳能街道灯：采用最新科技的单晶硅太阳能电池板为电源，并配以太阳能的专用蓄电池，光源为LED超级节能灯。该产品具有亮度高、寿命长、超节电的显著特点。微电脑控制，可达到光控和时控的完美结合，是新农村建设和改造的最佳亮化方案。该产品安装方便，随意安置于水泥电线杆上即可。光照一天，阴雨天可持续使用2—3个晚上，可随意设定开关时间。
太阳能发电照明无需花钱
代理商纷至沓来
随着便携式家用防盗太阳能庭院灯和新农村太阳能街道灯的推广和普及，主动找到上海韩科照明科技有限公司要求代理加盟的客户纷至沓来。
山东新泰县的杨经理，原来一直做保健品生意，由于近几年国家审检严格，再加之行业竞争激烈，眼见着利润日渐微薄的杨经理萌生了转行的念头。一个偶然的机会，他看到了宁阳县普及安装的便携式家用防盗太阳能庭院灯和新农村太阳能街道灯，这种利用太阳能发电、照明无需花钱的经济型新产品，一下子便引起了他的浓厚兴趣。杨经理本就是生意人，他知道这样的商机不容错过。于是，他第一时间来到上海韩科总部的山东分公司找到工作人员，说明了自己想加盟代理该产品的意向。
为了稳妥起见，杨经理第一次进货只拿了20套便携式家用防盗太阳能庭院灯进行试销，凭借着省电、环保又可居家防盗报警的诸多优势，没想到在短短一周的时间内，杨经理的便携式家用防盗太阳能庭院灯竟然全部销售一空。尝到了甜头的杨经理喜出望外，凭着多年的经商经验，他敏锐地感觉到这真是千载难逢的机遇啊，马上申请了地区代理的权限，他坚定地说：“农村市场太需要这种照明无需花钱的便携式家用防盗太阳能庭院灯了，这么好的产品，只要安装一套做样板，就会有大批的意向消费者前来购买，我看好这个产品的前景，相信它在农村市场一定大有可为。”
山东曲阜县的上官衍豹先生，原本是一名保险经纪人，交友广阔。一天，他到一个农村朋友家中做客时无意中发现了便携式家用防盗太阳能庭院灯，这引起了他的好奇，听朋友介绍完这种产品的功能和使用特点后，脑筋灵活的他，一下子便嗅出了其中的商机。从朋友家出来后，他连夜赶到了上海韩科的山东分公司，虽然有些冒昧，可是公司的管理人员依然热情地带他参观并详细解说，眼见为实啊，上官衍豹先生首批进货就直接拿了100套产品。如今，他在曲阜的销售可谓是顺风顺水，现在他正在与总部商谈地区代理的相关事宜呢！用上官衍豹先生的一句话说：“便携式家用防盗太阳能庭院灯是新农村照明的替代性产品，这个商机谁抓住谁赚钱！”
政策扶持落到实处
利润高昂加盟即赚
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地下室太阳能照明系统 第7篇
作品名称:地下室太阳能照明系统
所在院校:哈尔滨工程大学热能动力工程专业
指导教师:王志涛
团队成员:裴小萌、欧阳斌、张庆瑜、李飞、刘维
研究目的
随着国民经济的快速发展, 土地资源越来越紧张, 房屋地下室、地下商场、地下停车库等相对扩充了土地面积, 但大面积地下室采光照明的高耗电量又是一个突出问题。为此, 本作品采用太阳能照明, 既开发了绿色新能源, 又节约了电能。
基本思路
基于“TRIZ”创新思维理论, 本系统旨在设计一个集光、电、机于一体的全自动装置。白天, 采集子系统采光盘中的光学透镜将太阳光聚焦提升光强, 导入至传导光纤传输到地下室, 通过输出照明器件将光释放发散, 从而达到照明的效果;另一方面, 储存子系统中的太阳能电池吸收光能并将其转化成电能, 通过控制电路调节控制, 从而储存在蓄电池中。晚上, 蓄电池中的电能由导线传递至高亮度LED节能灯。
方法应用过程
1. 问题描述
地下商场、地下停车库等地下室场所缓解了土地资源越来越紧张的问题, 但大面积的地下室采光照明的高耗电量又是一个突出问题。为此, 寻求一种廉价高效的采光照明技术就显得十分重要。
本作品集光、电、机于一体的全自动装置, 主要由太阳光采集子系统, 太阳能储存子系统, 特种传导光纤, 太阳能输出照明器件和高亮度LED节能灯组成。利用该一体化地下室照明系统, 可将天然的绿色太阳能作为地下室照明的能量来源。以单片机为核心技术的太阳能采集储存模块可以满足地下室昼夜能源使用的需求, 既达到节约电能、减少由发电产生污染物排放的目的, 又能使人们在地下室也可以享受天然的太阳光。
然而, 如何实现最大的太阳光采集率, 即如何准确地控制太阳光采集系统的旋转速度是本作品设计中遇到的最大难题。准确地控制旋转速度可以使太阳光采集系统最大角度面向太阳, 从而将尽可能多的太阳光被该系统收集, 进一步通过光纤传到地下。同时, 太阳的旋转速率是人为无法控制的。
2. 确定技术参数
现在存在的问题是:如何实现最大的太阳光采集率, 即如何提升太阳光采集系统接受的光照率是有待改善的特性。对应到通用技术参数, 选择18“光照度”, 以此作为改善的参数。
为了达到提升太阳光采集系统接受的光照率的目的, 需要对该系统的旋转力矩提出更高的要求。即当太阳在一天中按固定轨迹运行时, 该采集系统需要以相应的力来保证运行准确度, 以达到以最佳角度面向太阳的目的。由此可见, 满足运转速度的“力”是被恶化的特性, 对应到通用技术参数中选择10“力”, 以此作为被恶化的参数。
3. 查找TRlZ矛盾矩阵
欲改善的参数:18 (光照度) 。
被恶化的参数:10 (力) 。
查找TRIZ矛盾矩阵, 从矩阵表查找18和10对应的方格, 得到方格中推荐的发明原理序号共3个, 分别是:6, 19, 26。与前面发明原理序号对应, 得到这3条发明原理依次是:
4. 发明原理的分析:
(1) 6, 多样性, Diversity
此项原理体现在:使物体具有多重功能, 以消除对其他物体的需求。以此作为指导, 本项作品将是集光、电、机于一体的全自动装置, 包括太阳光采集子系统、太阳能储存子系统、特种传导光纤、太阳能输出照明器件和高亮度LED节能灯等部件。此项原理体对问题的彻底解决有一定的贡献。
(2) 19, 周期性作用, Piversity
此项原理体现在:a.变持续性作用为周期性 (脉冲) 作用。b.如果作用已经是周期性的, 就改变其频率。c.在脉冲中套脉冲以达到其他效果。以此作为指导, 在确定太阳运行轨迹后, 将实现作品的周期性运转, 达到最大的太阳光采集效率。此原理对问题的彻底解决贡献最大。
(3) 26, 复制, Copying
此项原理体现在:a.使用一个简单便宜的物体的复制体来代替复杂、昂贵、易坏或使用不便的物体。b.用物体的影像复制下来去替换物体, 并可进行放大和缩小。c.如果物体的光学影像已经存在, 就用红外或紫外影像去替换它。以此作为指导, 作品不采用国外相关产品使用的GPRS跟踪技术, 将在很大程度上降低此项作品的成本, 使其可以得到广泛地推广使用。此项原理体对问题的彻底解决有一定的贡献。
5. 发明原理应用
综合以上3条发明原理的分析, 周期性作用是最具有价值的发明原理。同时多样性和复制也对该作品的实现有一定的借鉴指导价值。
解决方案:
(1) 依据“19, 周期性作用”原理设计太阳能采集系统
在使用凹面镜采光盘作为采光设备的基础上设计制作太阳光自动跟踪器。通过天文三角形之间的关系式可以得到太阳和观测者位置之间的关系。赤道坐标系中赤纬角和时角在日地相对运动中任何时刻的具体值换算公式如下:
a.太阳高度角H:sinH=sina·sinb+cosa·cosb·cosw
b.太阳方位角A:sinA=cosb·sinw/cosH
根据太阳轨迹算法的分析, 太阳轨迹位置由观测点的地理位置和标准时间来确定。确定太阳运行轨迹后, 利用单片机技术编制程序, 实现采光器可以自动实现角度的调整, 以实现采光器用最佳的角度采集太阳光, 从而实现最大限度吸收太阳光、减少室内电能使用的目的。同时, 夜间本系统会自动停止运行, 并自动转回到第二天早上的位置, 第二天太阳升起又开始进行自动跟踪运行。太阳光自动跟踪器使得太阳光采集系统可以以最佳的角度收集太阳光:早上, 采集系统将面向东方升起的方向;晚上, 则运行到西方太阳落下的方向角;白天期间, 始终自动调整角度实现最大限度地吸收采集太阳光;当晚上没有太阳光时, 跟踪器将自动停止运行, 并自动转回到第二天早上的位置, 第二天太阳升起又开始进行自动跟踪运行。
基于采光原理的采光器
(2) 依据“26, 复制”原理设计采集系统的控制部分
太阳光自动跟踪器由单片机控制, 按时间实现白天中对太阳的自动跟踪, 以最佳的角度采集太阳光, 避免了使用GPRS跟踪技术带来的高成本和难以推广的难题。
(3) 依据“6, 多样性”原理设计本作品的整体结构
太阳能路灯照明设计浅谈 第8篇
关键词：太阳能路灯,光伏照明,LED,节能环保
1 绪论
1.1 我国太阳能资源及分布
太阳能资源的分布与各地的维度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰富度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国属太阳能资源丰富的国家之一, 太阳能总辐射量大致在930~2330MJ/m2之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000 h。特别是在甘肃、新疆、青藏高原、内蒙古一带, 利用太阳能的条件尤其有利。
1.2 国内外光伏产业的发展
1839年法国学者贝克勒尔发现光伏效应, 1954年美国贝尔实验室的三位科学家首次制成实用的单晶硅太阳能电池。2004年德国推出光伏补贴启动了全球第一阶段需求驱动, 从2012年开始, 德国率先进入了第二阶段需求驱动时期。2013年美国、日本和中国刚进入第一阶段需求驱动时期, 市场完成结构性变化后进入一轮新的发展周期。按照中国政府的规划, 2015年前中国平准化能源成本 (LCOE) 达到环保水平, 中国将进入第二阶段需求驱动时期。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源, 发达国家正在把太阳能的开发作为能源革命主要内容长期规划, 光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的产业。
1.3 太阳能光伏能源的优势
(1) 照射在地球上的太阳能能源在运用上是取不尽, 用不竭的, 但对于人类当前使用的小号能量, 太阳能要比其大6000倍, 同时它不受地域和海拔等相关因素的限制, 其应用与分布比较广泛。
(2) 太阳能能源不管在任何时候都可以就近取得, 人们供电就可以通过太阳能就近供电, 不必进行长距离的输送供电, 而这样就避免了长距离输电给电能带来的损失。
(3) 光伏发电能量的转换是直接从光子到电子的转换, 这个转换过程比较简单, 其中没有机械运动和中间过程这两个方面, 就不存在对机械方面的磨损。根据热力学方面分析, 光伏发电的理论发电效率很高, 达到了80%以上, 这就说明了这项技术开发的潜力是很大的。
(4) 光伏发电是绿色环保的能源, 也是最新型的、可再生的能源, 它不污染空气, 不产生噪声, 不使用燃料, 不会给燃料市场带来不稳定和冲击, 不会遭受能源流失的危机等特点。
(5) 光伏发电的过程中是冷却水是不需要的, 而光伏发电可以在没有水的荒漠戈壁安装, 同时可以与建筑物进行有效结合, 构成先进的光伏与建筑一体化的发电系统, 不需要在单的占用土地进行建设, 这就给土地资源得到了节省。
(6) 光伏发电无机械传动部件, 操作、维护简单, 运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电, 加之自动控制技术的广泛采用, 基本上可实现无人值守, 维护成本低。
(7) 光伏发电工作性能稳定可靠, 使用寿命 (30年以上) 。晶体硅太阳能电池寿命可达20~35年。在光伏发电系统中, 只要设计合理、造型适当, 蓄电池的寿命也可长达10~15年。
(8) 太阳能电池组件结构简单, 体积小, 重量轻, 便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短, 而用根据用电负荷容量可大可小, 方便灵活, 极易组合、扩容。
2 太阳能路灯照明设计
2.1 太阳能路灯的组成、设计选配及工作原理
随着太阳能光伏技术的发展和进步, 太阳能灯具产品在节能环保上的双重优势已经逐渐显现, 太阳能路灯的应用也日见普及, 太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。
2.1.1 工作原理
太阳能光伏系统的工作原理是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池, 白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出, 经过充放电控制器储存在蓄电池中, 夜晚当照度低于设定值 (一般为10Lx左右) 时, 蓄电池对灯头放电。蓄电池放电数小时后, 充放电控制器动作, 蓄电池放电结束。第二天白天, 太阳出来后, 重复前一日的过程。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。其原理如图1所示。
2.1.2 太阳能路灯的组成及设计选配
太阳能路灯主要由以下几部分组成:太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池组、光源和灯具外壳等。如输出电源为交流220 V或110 V, 还要配置逆变器。
太阳能电池板是太阳能路灯的核心部分, 其作用是将太阳的光能转化为电能后, 输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板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电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能电池主要分为以下几种:
(1) 单晶硅太阳能电池。
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右, 最高的达到24%, 这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的。单晶硅电池的使用寿命一般可达20年左右。但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响, 价格相对较高。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区宜采用单晶硅太阳能电池。
(2) 多晶硅太阳能电池。
多晶硅的制作成本比单晶硅太阳能电池要便宜材料制造更简便, 总的生产成本较低。多晶硅太阳能电池的光电转换效率相对较低, 使用寿命也比较短。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少, 无效率衰退问题, 并且有可能在廉价衬底材料上制备, 其成本远低于单晶硅电池, 而效率高于非晶硅薄膜电池。因此, 多晶硅薄膜电池将会在太阳能电地市场上占据主导地位。在太阳光充足日照好的东西部地区宜采用多晶硅太阳能电池。
(3) 非晶硅太阳能电池。
非晶硅太阳电池的制作工艺过程简化, 硅材料消耗少, 电耗低, 它的主要优点是在弱光条件也能发电, 主要问题是光电转换效率偏低, 目前国际先进水平为10%左右, 且不够稳定, 随着时间的延长, 其转换效率衰减。在光照不足的地区或小型电子设备 (如计算器、电子表) 上宜采用非晶硅太阳能电池。
太阳能路灯系统中, 一个性能良好的充放电控制器是必不可少的, 其作用是保护蓄电池。基本功能是必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。即当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态, 还应具有光控、时控功能, 以及夜间自动切控负载功能, 便于阴雨天延长路灯工作时间。
太阳能路灯光源的选择原则是选择适合环境要求、光效高、显色性好、寿命长的光源。同时为了提高太阳能发电的使用效率, 尽量选择直流输入光源, 避免由于引入逆变器而带来的功率损失 (由于小型逆变器的效率比较低, 一般低于80%) 。
2.2 太阳能路灯设计
2.2.1 太阳能路灯系统在使用中存在的问题
在保证路灯灯具正常工作的情况下, 太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池组之间的匹配与否对于整个照明系统的正常运行、维护保养有着重要的影响。很多设计人员在进行太阳能路灯设计时不考虑当地的日照因素, 只是经验性的选配光伏组件, 有时为满足客户低成本的要求, 配低了太阳能组件, 或者只考虑了单日发电与耗电的匹配, 而没有考虑蓄电池充电问题。导致路灯在使用一段时间后, 经常几天不能正常工作。出现该问题的原因主要是连续几天阴雨天后, 路灯系统蓄电池回过放, 控制器会出现过放保护, 此时如果太阳能发电量偏小, 蓄电池电压达不到控制器的恢复放电电压, 控制器与负载间一直断电, 组件容量过小或阴雨天过长必然导致长时间不放电。因此, 在组件容量计算式需要考虑蓄电池充电时间问题, 尽可能2~3天充满。
2.2.2 路灯系统配置计算
太阳能路灯配置的计算一般按照独立光伏系统的设计方法进行, 下面介绍太阳能路灯配置的设计步骤:
设计要求:某地区负载输入电压24 V功耗20 W, 每天工作时数9 h, 保证连续阴雨天数6天, 年辐射量为103.6 Kcal/cm2。
(1) 太阳能电池板的选型。
①峰值日照时数:A×0.0116÷365=103.6×1000×0.0116÷365=3.3 h。
A为倾斜面的上年均辐射量, 单位为Kcal/cm2;
0.0116为将辐射量 (卡/cm2) 换算成峰值日照时数的换算系数。
②负载日耗电量:2 0 W÷2 4 V×9 h=7.5 Ah。
③所需太阳能组件的总充电电流:1.05×7.5×1.34÷ (3.3×0.85) =3.8A。
这里两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天, 系数为1.34, 太阳能电池组件系统综合损失系数为1.05, 蓄电池充电效率为0.85。
④太阳能组件的最少总功率数:17.2 V×3.8 A=65.4 W。
太阳能组件最低输出电压为17.2 V。
选用峰值输出功率70wp的标准电池组件可以满足路灯系统的正常运行。
(2) 蓄电池的选型。
首先根据当地的阴雨天情况确定选用的蓄电池类型和蓄电池的存贮天数, 一般北方选择的存贮天数在3~5天, 西部少雨地区可以选用2天, 南方的多雨地区存贮天数可以适当增加。容量计算公式如下:
蓄电池容量=负载功率×日工作时间× (存贮天数+1) ÷放电深度÷系统电压
其中:蓄电池容量单位为Ah;
负载功率单位为W;
日工作时间单位为h;
存贮天数单位为d;
放电深度, 一般取0.7左右;
系统电压单位为V。
根据上面计算:负载日耗电量7.5 Ah。在蓄电池充满的情况下, 在阴雨天可连续正常工作6天, 则需要的蓄电池容量为:7.5×10×7÷0.7÷12=63 Ah。
然后根据系统电压和容量的要求选配蓄电池。
以上计算没有考虑温度的影响, 若蓄电池的最低工作温度低于-20℃, 应对蓄电池的放电深度加以修正, 具体修正系数可咨询蓄电池厂家。
(3) 路灯控制器的选择
因路灯工作电压是24 V, 蓄电池串联输出额定电压也是24 V, 所以太阳能路灯控制器应该选择24 V额定工作电压, 其光伏组件的额定输出电压为34 V。在选择控制器时还需注意过充保护、恢复充电、过放保护、恢复放电电压。如果系统配置不合理, 很可能长时间不工作, 因此对恢复放电电压不能设置过高, 但同样的, 把恢复放电电压设置过低, 甚至低于23 V, 很可能会出现使用寿命缩短的问题, 特别对蓄电池更是如此。
3 结论
随着全球性的能源危机和大气污染问题日益突出, 寻求绿色替代能源已成为世界各国面临的共同课题。因此, 无论是在未来城市的建设中, 还是在日常生活中更广泛、更合理的运用太阳能光伏技术是具有实际意义的, 这不仅可以减轻我们对石油、煤炭等化石能源的依赖, 而且可以减少对自然环境的影响。国外在这方面的研究起步较早, 已出具成效, 我国近年来也开始重视该问题。随着绿色工程的增多, 太阳能光伏照明建设的经验会更多、技术会更加成熟, 除了设计时要尽可能完善之外, 工程施工也是一个非常重要的环节, 有关施工方面的专业知识, 这里不再赘述。
参考文献
参考文献
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[7]马胜红, 陆虎俞.太阳能与太阳辐射[J].大众用电, 2006 (2) :39-41.
太阳能光伏电站楼宇照明研究 第9篇
太阳能发电技术是可再生能源利用技术的生力军。中国是太阳能资源丰富的国家,全国总面积2/3的地区年日照时间都超过2 000 h,可充分利用太阳能发电技术提供绿色电力资源[1]。河南城建学院在2011年招生光伏工程技术专业学生以后,一直在积极筹备5k Wp光伏电站的设计和建设。初步计划采取“独立供电方式”,所发电用于自用,光伏电站将作为学生实践实习基地。
1 河南城建学院的建筑条件
河南城建学院坐落在河南省平顶山市,平顶山市位于北纬33°08′~34°20′,东经112°14′~113°45′之间。年平均日照时数为1 868 h~2 378 h,平均标准日照时间为5 h~6 h。理论上每平方米日照面积可达1 000 W能量,属太阳能资源丰富地区。
河南城建学院建筑多为连体建筑(分为A、B、C座),屋顶多为带有博士帽形状的结构,但B座屋顶中间为平顶结构,有利于太阳能发电板的布置与安装。根据屋顶平面部分设计,安装太阳能发电板的面积80 m2强、峰值发电量达5 m2。
2 太阳能光伏系统的工程风险
太阳能电池板与屋面结合的抗风负荷问题是最大的工程风险。如何解决太阳能光伏发电板在屋面安装时对屋面负荷、造型的影响等问题,一直是建设太阳能光伏发电系统的核心问题。工程要保证能够成功地满足功能要求,不能够出事故。尤其不能够出重大事故。一旦刮下1片太阳能玻璃板就会酿成大祸,甚至出人命!
太阳能工程必须保证建筑物的安全,太阳能系统不仅仅要保证自身系统的安全可靠,同时要确保建筑的安全可靠。必须考虑安装条件和安装方式、安装强度。包括太阳能光伏电池板在屋面安装时对屋面负荷的影响问题,包括太阳能电池板自身载荷和抗风能力、抗冰雹冲击等工程应用问题。
河南城建学院位于新城区1个稍高的丘陵上,风力比一般平地要大,而平顶山7月、8月份雨量较大,所以太阳能电池板自身载荷和抗风能力、抗雨水冲击等工程问题就显得尤为重要。
3 太阳能光伏发电楼宇照明系统
按照学校“重在实用,兼顾展示”的要求,及考虑到当前太阳能光伏发电系统建造成本尚高的现实,确定仅1层的太阳能实验活动室(约75 m2)及1、2、3层的公共走廊照明用电由太阳能光伏发电系统提供。
3.1 设计要求
a)太阳能实验活动室。安装28 W电子整流器节能日光灯18只,共504 W;
b)1、2、3层的公共走廊。按照公共走廊及与走廊相连接的公共活动区域照明要求,照明灯功率配置大体如下:走廊长度63 m,可安装11 W节能灯16只;公共活动区160 m2,可安装30 W电子整流器节能日光灯10只,共计功率704 W;
上述两项总功率为1 208 W,设计功率按1 200 W计算;
c)考虑到白天阴雨时也需照明,要求每天用电时间为8 h;
d)要求在3个阴雨天内,光伏系统能正常供电;
e)太阳能光伏发电与常规电力网互补运行;
f)控制器、逆变器及其他控制设备按利于教学、利于实验、利于实习时参数测量,设计布排于活动室内。
3.2 设计参数
3.2.1 峰值日照时数t
太阳能电池组件的输出电功率以标准幅照度D。=1 000 W/m2计算,但日出、日落、一天中不同的时间段,太阳能电池组件接收到太阳的辐射强度是不一样的,输出功率也不相同,因此必须将全天的辐射量按标准幅照度计算出日照小时数,称峰值日照时数。平顶山地区的峰值日照时数按3.0 h计算;
3.2.2 光伏发电部分总效率η
太阳能光伏发电系统的效率由太阳能电池板灰尘遮蔽损失因子、控制器效率、温度损失因子等因素决定,系统总效率ηg按经验数据0.65计算;
3.2.3 蓄电池逆变系统总效率η
蓄电池逆变系统总效率由蓄电池放电深度、逆变器效率等决定,系统总效率ηq按经验数据0.60计算。
3.3 设计计算
3.3.1 用电设备用电量
用电设备用电量根据“设计要求”a)、b)、c),总负荷功率为1 200 W;根据“设计要求”d)每天用电时间为8h;因此每天用电量为:1 200 W×8 h=9 600 Wh。
3.3.2 太阳能电池组件功率计算
式中,W0为太阳能电池组件总功率,Wp;Wh为每天用电量,Wh;t为峰值日照时数,h;ηg为光伏发电部分总效率。
W0=9 600 Wh/3.0×0.65=4 923 Wp,配置太阳能电池组件5 000 Wp,用100 Wp太阳能电池组件50块,5串10并安装[2]。
3.3.3 蓄电池容量计算
蓄电池容量按3 d阴雨储能配置。平顶山地处中原,四季分明,除7月、8月份和冬季雨雪天外,其他大部分时间阴晴相隔,阴少晴多,储备3 d电能能满足大部分时间的需要。在3 d以上的连续阴雨天气,系统将自动切换至常规电力网供电。
蓄电池容量Q=Wh T/Vηq,式中,Q蓄电池容量,Ah;W为照明灯具功率,W;h为使用时间,h;T为连续使用天数;V为蓄电池电压(按12 V计算),V;ηq为蓄电池逆变系统总效率。
Q=9 600 Wh×3/12×0.6=4 000 Ah。配置200Ah/12 V蓄电池20只。
3.4 太阳能光伏发电/常规电力互补运行系统
a)平顶山地区晴好天气约为200 d/a,晴好天气太阳能保证率100%;b)一般天气约为110 d/a;c)连续阴雨天约为55 d/a。
在晴好天气情况下,太阳能光伏发电系统在提供照明用电的同时,给储能蓄电池充电以获得电能储备。在连续3 d以上阴雨天后,储备电能容量低于设定值时,控制系统自动切换至常规电力系统,由常规电力系统对照明灯具供电。当太阳能光伏发电系统对蓄电池充电容量达到另一设定值时,控制系统会自动切换,回到太阳能光伏发电系统供电的运行模式[3]。
4 结语
在全球能源供应日趋紧张的情况下,太阳能作为一种可再生的清洁能源,越来越受到重视,太阳能利用具有广阔的发展前景。各种新技术的发展也比较迅速,系统设计应用水平将不断得到提高。同时应该指出,中国幅员辽阔,各地区太阳能资源、气候环境、经济发展水平和生活习惯存在较大差异,因此太阳能系统设计应因地制宜,具体工程具体分析,不能盲目套用,避免造成浪费。
摘要：结合河南城建学院小型实用和教学两用光伏电站的设计和建设,就光伏电站在平顶山地区的设立给出一定的参考数据,同时为该校学生提供实习实践的基地。
关键词：光伏电站,楼宇,照明,设计
参考文献
[1]沈晨,陈晓明.30kW太阳能并网发电系统的应用与运行[J].安徽电力,2009(6):72-74.
[2]陈佳.湖州职业技术学院大学生活动中心太阳能光热/光伏示范系统介绍[J].浙江建筑,2009,26(3):69-78.
照明系统中太阳能技术的应用浅析 第10篇
太阳能, 作为一种洁净的能源, 在提倡环保和可持续发展的今天, 正越来越多地被应用在各个行业, 据统计, 太阳能每天在地球表面的辐射量大约相当于2.5亿桶石油, 其巨大的蕴藏量在其它矿产能源日趋紧张的形势下, 有着广阔的应用前景。目前太阳能技术在照明系统中的应用已有了一定的发展, 国外在景观灯、草坪灯、大厦装饰灯等项目上已大量应用, 国内诸多厂商也非常重视太阳能照明技术的研发、生产。2006年仅广东省用于出口的太阳能草坪灯已达上亿只的规模, 太阳能电池板的消耗量也在20MW左右。由于太阳能技术是一个年轻的技术, 相关产品的技术发展不平衡, 目前还有许多需要完善和改进的地方, 同时还存在一些技术和应用上的瓶颈亟待解决, 我国目前太阳能电池的生产主要分布在福建、广东、浙江沿海一带, 其产量、规模和品质都有待提高。
二、太阳能照明技术的应用领域
鉴于太阳能照明节能、环保、高效的特点, 其在照明领域中的应用将使整个行业发生质的飞跃, 同时产生巨大的经济效益。
1、太阳能照明技术在城市道路照明上的应用:
据全国道路照明情报总站的统计数据, 到2008年底, 全国628个城市, 道路照明计有路灯1922万盏。这些灯具大都使用125W-400W高压钠灯, 高压汞灯、金属卤化物灯等作为光源。这些光源本身的高功耗再加之气体放电灯较低的功率因数导致的电流损耗, 使得每年道路照明的耗电量高达226亿千瓦时, 单是从节能的角度就已经给太阳能照明技术带来很大的市场需求。但在新型光源没有出现之前, 由于老式光源自身的高耗电性, 太阳能电池板和蓄电池的容量不能满足其需要 (目前太阳能电池板的输出功率约为120W/m2) 从而限制了这项技术的应用。而现在, 大功率LED照明技术的迅速发展, 使得太阳能技术在道路照明中的应用有了普及的可能。LED作为一种新型光源, 其耗电量在同等光量输出的情况下, 仅为高压钠灯的1/5, 而寿命可达30000小时, 为高压钠灯的6倍, 目前LED已能做到单颗10W的工业化生产, 光效可达40-70lm/W, 也就是说理论上4-5颗10WLED光源 (目前实际应用的多为1W) 即可替代常规150W～250W高压钠灯来作为道路照明。经实测:在高度8M的情况下, 其平均照度为15LX, 已能够满足道路照明的需要, 而且随着技术的不断进步, LED的单管功率在逐步上升, 光效也在逐步提高。
2、太阳能照明技术在广场、集会、商业步行街等场合的应用分析:
由于广场、集会、商业步行街等大型公众场合, 对照明有着特殊的要求。即要有良好的照度, 又要有景观、装饰效果。每逢节日时还要增加一部分灯饰烘托节日气氛。以往的灯具只能按固定位置安装, 后期无法调整, 节日时增加灯饰又要受到电源的限制。同时为了顾及节日时大幅增高的负载, 供电系统不得不予留出很大一部分容量, 造成资源浪费, 而予留的电缆在多次拆装的过程中容易留下安全隐患。如果采用太阳能照明技术, 则无需电源, 无需敷设供电电缆。景观灯的位置也可不受电源位置的限制, 可以根据需要的位置进行安置, 并可在节日举行活动时, 随意调整和增加。
3、太阳能照明技术在其它场合的应用:
现在, 太阳能路灯及景观灯已经在我国沿海部分城市得到应用, 其贮能装置最长可保证连续7天阴雨时正常使用;根据太阳能照明技术的特点, 可广泛应用于公园、绿地、城市节日亮化、不便供电地区的照明、交通信号、警示标志、紧急救援场所等, 特别是在路灯行业中, 比较难管理的小街巷路灯, 利用太阳能照明技术, 可以解决部分老城区供电线路长、电压低、施工车辆难以进入维修, 巡查难度大, 漏电、窃电引起的安全隐患等问题。
三、太阳能照明系统的原理及设计
1、太阳能照明系统的组成原理
太阳能照明系统一般由太阳能电池组件 (包括支架等) , LED灯头、灯杆、蓄电池、控制器等构成, 白天, 太阳能电池板接收太阳光辐射能并转化为电能输出, 经过充放电控制器储存在蓄电池中;夜晚, 当环境照度逐渐降至10LX左右时, 太阳能电池板的开路电压低于4.5V, 充放电控制器侦测到这一电压值时动作, 蓄电池对灯头放电。天亮时, 环境照度高于10LX, 太阳能电池板的开路电压高于4.5V时, 充放电控制器再次动作, 蓄电器停止放电。从而实现了天黑开灯, 天亮关灯的自动控制程序。
2、太阳能照明系统设计及选用组件
太阳能照明系统的设计以及太阳能电池板、蓄电池的选用, 一般根据负载功率、所在地区的太阳能辐射量以及当地连续阴雨天等因素综合考虑。如:选用30WLED灯具, 负载输入电压24V, 取我国东部地区平均辐射量110Kcal/CM2, 峰值日照3.5H, 平均亮灯时间为9H, 保证连续阴雨天7天的正常使用, 最小阴雨天间隔20天,
则 (1) 负载日耗电量:30/24×9=11.25AH
(2) 所需太阳能组件的总充电电流=[1.05×11.25× (20+7) /20]/ (3.5×0.85) =5.4A
其中1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数
0.85为蓄电池充电效率
(3) 太阳能电池功率=17.2×5.4=93W
(4) 选用蓄电池容量=11.25× (7+1) =90AH
如上计算得知, 此方案需采用的太阳能电池组件为峰值输出功率110W, 单块55W的标准电池组件, 蓄电池选择2台12V100AH的蓄电池, 就可以基本上保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
太阳能照明系统中另一个重要组件是充放电控制器, 为了延长蓄电池的使用寿命, 必须对其充放电条件加以限制, 防止过度充放电。另外, 由于太阳能电池组件的输入能量极不稳定, 这就要求在选用控制器时, 要有防过充电控制, 防过放电控制, 防反充电控制, 和温度补偿控制。
四、采用太阳能照明系统的投资分析
受目前太阳能电池组件价格及大功率LED价格的影响, 太阳能路灯的整体价格较高, 以10m, 30WLED为例, 约为15000元/基, 而普通NG250W约为6000元/基, 但由于太阳能路灯的零耗电特性及低维护特性, 按安装100盏太阳能LED照明灯, 和100盏普通高压钠灯相比每年能节约电费及维护经费近10万元, 其经济效益, 社会效益、环境效益都是相当可观的。
五:太阳能照明技术和传统照明相比具有很多优点, 但其高额的初期投资仍是其推广的阻力。而且近年来其相关原件的研发并不能跟上市场的需求, 太阳能电池组件的光电转换放率只能达到15%左右, 既限制了可利用太阳能的区域, 同时面积过大的太阳能组件在设计上还要考虑抗风的问题。目前正在研发的一种新的薄膜太阳能电池, 可将光电转换率提高至40%-50%, 应该是将来的发展方向。另外蓄电池容量小、体积大、污染环境的问题一直是太阳能利用中的技术瓶颈。新型贮能电容可能更适用于太阳能技术, 但高昂的价格限制了其应用。相信不久的将来, 随着技术的进步, 太阳能照明将不断朝着高效、低价、安全的方向发展, 我们将能用上真正意义上的“绿色照明”。
摘要：在太阳能技术日新月异的发展形势下, 结合道路照明的特点和现状, 分析了太阳能技术在照明系统中的可行性及应用范围、应用方式, 介绍太阳能照明技术的组成原理及组件选用的原则和模式。对比目前的应用环境, 分析其经济效益及发展前景。
关键词：太阳能照明,LED,节能
参考文献
[1]沈辉煌、曾祖勤:《太阳能光伏发电技术》。
[2]陈大华:《道路照明及其国际推荐标准》, 《中国照明电器》。
太阳光照明 第11篇
在能源短缺, 且环境污染日益加重的今天, 充分的开发利用太阳能是各国家可持续发展的能源战略决策。太阳能路灯以众多的优点越来越受到重视, 比如无需专人管理和控制, 省去了传统路灯架设、铺设电缆的工作, 一次性投资日后无电费开支, 可以方便安装在室外场所等。本文中笔者将结合在太阳能LED路灯照明系统的设计中遇到的问题, 就光源的选择, 控制电路的设计, 电池板最佳倾角和蓄电池容量的确定等几个方面针对太阳能路灯照明系统的设计进行优化。
二、太阳能路灯光源的选用
太阳能路灯区别于传统路灯, 它采用的是太阳电池作为它的唯一供电源, 由于目前技术上的限制, 太阳电池组件的成本较高, 为降低系统投入成本, 就有必要选用较高效的光源。LED作为能将电能转化为可见光的一种半导体发光器件, 通过近年来的广泛应用, LED在技术上有了关键突破。从表1中不难看出, LED与传统的路灯光源相比, LED光源的光效较高, 近乎为白炽灯的2倍;使用寿命较长, 可达到10万小时以上。加之传统的光源不仅功耗大, 且大多都是在高压下工作, 在升压逆变的环节中不能保证能源的利用率。而LED光源是采用低压直流的供电方式, 安全且光源的控制成本较低, 让光源的明暗调节和频繁开关成为了可能。
三、控制电路的设计
在太阳能路灯系统中通常都采用小型光伏系统, 世界银行制定标准中规定:小型光伏系统控制器的自耗电流应不大于工作电流的1%, 所以控制电路的设计和低功耗器件的选用是至关重要的。本实例的控制电路是采用由集成运放构成的, 这种控制电路是完全由硬件组成, 有着成本低、简单可靠、电路本身功耗极低、维护方便等优点, 是匹配性较好的控制电路。这种控制电路的设计关键是要给蓄电池的充放电特性提供较好的电压回差, 要选择可靠的器件, 加上由发光二极管构成充放电状态的指示电路, 这样一个具有高实用性的控制电路, 有着防止蓄电池过充电、过放电的功能。在本系统种采用了直接耦合方式的控制电路来控制蓄电池的充放电, 根据蓄电池和LED光源的匹配特性, 能够做到功率的自适应。在一年中太阳辐照不足月份, 通常蓄电池的充电效率较低, 致使蓄电池在放电时电压也随之降低, 导致整个路灯系统的功率变小, 但照样能保证LED光源的工作时间。当太阳辐照较充足时, 负载工作的电流升高、功率大, 路灯也会更亮。
太阳能路灯系统组成如图1所示。
四、确定电池板的最佳倾角
通常在独立光伏系统的设计时, 太阳电池组件的平面朝向赤道, 与地平面是有一定倾角的。在不同的季节里, 太阳辐照量是不同的。倾角的不同, 使电池板各方阵面受到太阳辐照量的差别也很大, 且蓄电池在充电时受到额定容量的限制, 在放电时又受放电深度的限制, 所以在太阳能LED路灯的优化设计中, 需按照实际负载情况和当地气候状况来确定最佳的倾角角度, 使电池板各方阵面最大化接受太阳辐照量来降低系统的成本。
太阳能路灯主要分光控和定时两种控制方式。由于定时控制不受外界的影响, 按设定的时间开关灯, 常出现天黑灯不亮和天亮灯不灭的问题。而光控方式的太阳能路灯在光线暗到一定的程度时自动开灯, 亮度超过设定的阈值时自动关灯, 可根据光照的强弱情况自行控制LED光源的工作使其最显著的特点, 一年四季均可在无人工参与的情况下正常的工作。
光控方式太阳能路灯的工作时间是由当地纬度和当日太阳赤纬相关的。由日出和日落的时角公式:
Φ:纬度;
δ:赤纬;
赤纬角:在太阳时正午, 光线与赤道平面的夹角。
通常在日出的前半个小时和日落的后半个小时, 尽管这两个时间段没有日照, 但当时的户外是有余光存在的, 这个时候从降低设备损耗的角度考虑, 是可以不开灯照明的, 由此可以从光控太阳能路灯每天的工作时间中减去一个小时, 可以用下面公式计算路灯工作时间为:
使用以上公式计算可知, 光控太阳能LED路灯在全年工作时间内最长工作时间是在冬至, 工作时间最短是在夏至。由于光控太阳能LED路灯全年日的工作时间是变化的, 因此光控太阳能LED路灯是随季节的变化存在着负载不均衡, 虽然负载量的变化不是很大, 但主要影响电池板最佳倾角的主要因素并不是负载的情况。考虑到路灯开关可靠性及控制器的成本, 建议太阳能LED路灯采用更为可靠的光控方式。
五、太阳电池及蓄电池容量的确定
在太阳能LED路灯照明系统的设计中, 太阳电池及蓄电池容量组合的确定意义在于:在保证路灯光源负载可靠性需求的前提下, 使用最少数量的太阳电池组件以及蓄电池的容量来降低项目成本, 以最优化的设计来达到经济型和可靠性完美结合。针对可靠性, 国内外通常采用LOLP (Loss Of Load Probability, 负载缺电率) 来衡量。LOLP的定义为系统停电时间与实际所需用电时间的比值。LOLP的值在0和1之间, LOLP的数值越小, 代表可靠性越高。针对可靠性的要求应该要有一定限度, 在以往国内的光伏系统设计中, 通常不计系统本身的用途, 要求光伏系统必须设计成不停电, 也就是要求LOLP=0, 而实际上国内交流电网对于大城市的供电系统可靠性也仅能达到LOLP=10-3的数量级。
所以说国内要求价格如此之昂贵的光伏系统做到100%的可靠性, 显然缺乏合理性。在太阳能LED路灯照明系统的设计时, 要在满足负载合理可靠性的同时, 同时考虑系统本事的最佳经济性。根据笔者的研究, 得出了对与不同使用场合的光伏系统LOLP推荐值, 如表2所示。太阳能LED路灯照明系统设计的可靠性LOLP推荐值为0.1, 这足以保证在阴雨天等太阳辐照量较少时太阳能LED路灯四至五天的供电。参考这个可靠性作为太阳能LED路灯照明系统的设计, 太阳能LED路灯系统配置如表3所示, 路灯光源可使用八支1W的大功率白光LED, 用两块Pmp=20 W, Vmp=18.0 V, Imp=1.11 A, Voc=21.8 V, Isc=1.30 A的太阳电池组件和12 V, 40 AH免维护铅酸蓄电池作为太阳电池组件和蓄电池经济型和可靠性完美结合。
六、结语
如今在光伏发电系统应用的过程当中, 很多产品由于没按照光伏发电系统的运行规律以及工作特点来进行合理的设计, 通常使系统没有办法长期稳定地运行。结合太阳能光伏发电系统的特点, 对太阳能LED路灯照明系统进行的设计优化工作有着不可或缺的意义, 这不仅很大程度上降低了太阳能LED路灯照明系统的投入成本, 且提高了系统本身的可靠性。经过笔者长期对太阳能LED照明路灯系统进行的探讨和研究, 在基本符合系统设计要求的前提下, 就光源的选择, 控制电路的设计, 电池板最佳倾角和蓄电池容量的确定等几个方面, 提出了针对太阳能LED路灯照明系统的设计优化以供大家共同学习与参考。
参考文献
[1]郭廷玮, 刘鉴民.太阳能的利用[M].北京:科技文献出版社, 1987.