太陽能LED路燈項目實(shí)施方案

1、太陽能LED燈實(shí)施方案一、項目實(shí)施步驟一、需求分析（略）二、功能分析LED太陽能燈，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長，免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，光源可以采用幾 百顆高亮度LED組成，內(nèi)置路燈控制器（光控、時控）及 LED恒流驅(qū)動器，用戶 只需要連接燈桿、蓄電池，就可以完成太陽能路燈的組裝生產(chǎn)。 產(chǎn)品適用于小區(qū) 道路、庭院、工業(yè)園區(qū)及新農(nóng)村亮化工程的照明。太陽能LED燈不需要外接220V電源，提高安全性。采用太陽能作為驅(qū)動。每個LED燈組都配置一個單獨(dú)的太陽能電池板，該電池板能夠使電池在陽光充足 的條件下充電?？梢詫⑺鼈兎胖迷诩议T口，信箱上，柱子等白天或者夜晚需要高 亮度照明的地方。燈的電池不需要直接的太陽光， 僅僅

2、需要對著天空即可。只要 有太陽光，燈的電池就可以白動充電，同時，日落之后燈就會白動發(fā)亮。不需要 保養(yǎng)，不需要更換電池，不需要更換燈泡。燈的特點(diǎn)：1. 采用太陽能驅(qū)動，不需要電力2. 采用LED為光源，不需要更換燈泡3. 電池在充足電之后可以維持發(fā)光4. 燈可以白動啟動和關(guān)閉5. 具備良好的防水和耐環(huán)境侵蝕的性能2.1、系統(tǒng)組成太陽能LED燈指的是用太陽能電池板作為能源采集方式替代傳統(tǒng)的市電接 入方式，采集太陽能轉(zhuǎn)換為電能存儲到蓄電池， 在需要照明時驅(qū)動照明設(shè)備，這 里的照明設(shè)備采用高亮度LED替代傳統(tǒng)的照明燈。產(chǎn)品由四大部分組成，即:1)太陽能采集和轉(zhuǎn)換部分太陽能板;2) 電能存儲部分一一蓄電

3、池；3) 照明部分一一高亮度LED燈4) 控制電路；5) 其它一一如支撐部件，控制箱燈1太陽能路燈實(shí)物圖控制隔鄭日能圖2太陽能LED路燈結(jié)構(gòu)示意圖3系統(tǒng)電氣連接示意圖組件功能類型太陽能電池板利用光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能單晶硅太陽電池、多 晶硅太陽電池（總稱 晶體硅太陽電池）和 非晶硅太陽電池電池存儲電能有鉛酸免維護(hù)蓄電 池、普通鉛酸蓄電池 和堿性鐐鎘蓄電池三 種，主要是第一個， 普通鉛酸蓄電池需要維護(hù)，而堿性鐐鎘蓄 電池較貴LED燈照明白色，彩色，單個大功率或多個小功率電路過充、放保護(hù)，光控、 時控， 防反接，LEDH流驅(qū)動單片機(jī)或比較器方式其它提供物理支撐，連線等燈架，控制箱，連線表1、部

4、件功能2.2、系統(tǒng)部件指標(biāo):1、太陽能電池板指標(biāo):材料（單晶硅，多晶硅，非晶體）；非晶硅 光電效率；價位；30元/W峰值電壓；17.5接口；工作壽命工作電流太陽能板的面積、重量工作條件（溫度、濕度范圍）-20度一一80度使用單晶和多晶的電池片，功率從 1W到190W。電池片的厚度大約在 200-350微米，使用高透光的鋼化玻璃和 TPT,保證組件在惡劣環(huán)境下的良好 性能。組件用電鍍的鋁型材框架便于安裝和攜帶， 組件邊框和電池片之間的距離 確保抵御氣候變化的影響，同時保證組件的最經(jīng)濟(jì)尺寸。2、電池指標(biāo)：過充電壓14.4V+ -0.2V容量50AH無電時的電壓接口（連線標(biāo)準(zhǔn)）太陽能電池對電池充電的

5、開關(guān)控制方式（放電-待機(jī)-充電）電池的品種 免維護(hù)鉛酸電池價位工作壽命工作條件3、LED?。簩?shí)現(xiàn)方式色彩 價位 17 元/W功耗電路形式4、控制電路：太陽能LED系統(tǒng)的控制電路需要具備以下四大功能：充放電控制功能路燈控制功能：時控、光控LED馬區(qū)動其他輔助功能。另外，還需要有以下的特別功能：1:太陽能板、蓄電池、負(fù)載反接無憂設(shè)計。絕對不用燒保險絲的辦法來保護(hù)電路。2:智能電子保險絲設(shè)計 具有過流保護(hù)、過溫保護(hù)（特有）功能。3:大過流率TVSM擊保護(hù)以上三項保護(hù)措施，可以使產(chǎn)品更可靠。具體技術(shù)數(shù)據(jù)有：12 V, 24V防蓄電池反接防太陽能板反接防負(fù)載反接蓄電池過充保護(hù)蓄電池過放保護(hù)LED燈恒流驅(qū)

6、動負(fù)載短路保護(hù) 智能充電算法溫度補(bǔ)彳（選件）系統(tǒng)狀態(tài)指示內(nèi)置微控制器路燈控制一時控（4-10小時，0:無定時），光控三、實(shí)現(xiàn)1、類似產(chǎn)品資料收集，市場分析；2、產(chǎn)品分析，原理分析；3、電路設(shè)計；4、試驗(yàn)；5、BOMg，詢價，試生產(chǎn)二、項目研制分析太陽照在地面太陽能電池方陣上的輻射光的光譜、光強(qiáng)受到大氣層厚度 （即 大氣質(zhì)量）、地理位置、所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響，其能量在一日、 一月和一年內(nèi)都有很大的變化，甚至各年之間的每年總輻射量也有較大的差別。太陽能電池方陣的 光電轉(zhuǎn)換效率，受到電池本身的溫度、太陽光強(qiáng)和蓄電池 電壓浮動的影響，而這三者在一天內(nèi)都會發(fā)生變化，所以太陽能電池方陣的光

7、電 轉(zhuǎn)換效率也是變量。蓄電池組也是工作在浮充電狀態(tài)下的，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的 變化而變化.蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。太陽能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使 用的元器件的性能、質(zhì)量等也關(guān)系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。負(fù)載的用電情況，也視用途而定，如通信中繼站、無人氣象站等，有固定的設(shè) 備耗電量.而有些設(shè)備如燈塔、航標(biāo)燈、民用照明及生活用電等設(shè)備，用電量是經(jīng) 常有變化的。因此，太陽能電源系統(tǒng)的設(shè)計，需要考慮的因素多而復(fù)雜.特點(diǎn)是：所用的數(shù) 據(jù)大多為以前統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，各統(tǒng)計數(shù)據(jù)的測量以及數(shù)據(jù)的選擇是重要的。設(shè)計者的任務(wù)是：在太陽能電池方陣所處

8、的環(huán)境條件下（即現(xiàn)場的地理位置、 太陽輻射能、氣候、氣象、地形和地物等）,設(shè)計的太陽能電池方陣及蓄電池電源 系統(tǒng)既要講究經(jīng)濟(jì)效益，又要保證系統(tǒng)的高可靠性。某特定地點(diǎn)的太陽輻射能量數(shù)據(jù)，以氣象臺提供的資料為依據(jù)，供設(shè)計太陽 能電池方陣用.這些氣象數(shù)據(jù)需取積累幾年甚至幾十年的平均值。地球上各地區(qū)受太陽光照射及輻射能變化的周期為一天24h.處在某一地區(qū)的太陽能電池方陣的發(fā)電量也有 24h的周期性的變化，其規(guī)律與太陽照在該地區(qū) 輻射的變化規(guī)律相同.但是天氣的變化將影響方陣的發(fā)電量.如果有幾天連續(xù)陰 雨天，方陣就幾乎不能發(fā)電，只能靠蓄電池來供電，而蓄電池深度放電后又需盡快 地將其補(bǔ)充好.設(shè)計者多數(shù)以氣象

9、臺提供的太陽每天總的輻射能量或每年的日照 時數(shù)的平均值作為設(shè)計的主要數(shù)據(jù).由于一個地區(qū)各年的數(shù)據(jù)不相同，為可靠起 見應(yīng)取近十年內(nèi)的最小數(shù)據(jù).根據(jù)負(fù)載的耗電情況，在日照和無日照時，均需用蓄 電池供電.氣象臺提供的太陽能總輻射量或總?cè)照諘r數(shù)對決定蓄電池的容量大小 是不可缺少的數(shù)據(jù)。對太陽能電池方陣而言，負(fù)載應(yīng)包括系統(tǒng)中所有耗電裝置（除用電器外還有 蓄電池及線路、控制器等）的耗量。方陣的輸出功率與組件串并聯(lián)的數(shù)量有關(guān)，串聯(lián)是為了獲得所需要的工作電 壓,并聯(lián)是為了獲得所需要的工作電流，適當(dāng)數(shù)量的組件經(jīng)過串并聯(lián)即組成所需 要的太陽能電池方陣。一、蓄電池組容量設(shè)計1.1蓄電池種類后備式蓄電池通常用在UP源

10、統(tǒng)中，他不適合長期充放電，但是，他可以極 大程度的極限放電，比如UPS短電后，為了保持輸出供應(yīng)，在全速維持著系統(tǒng) 運(yùn)轉(zhuǎn)，他絕對不允許蓄電池中途沒電了或者放不光，否則柴油引擎等還沒有來得及啟動可能電力就中斷了，這種事對于數(shù)據(jù)中心等場合，造成的后果可能是整個 國家甚至全世界的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。而動力型蓄電池，比如電動車的就是，適合經(jīng)常充電和放電，而且擁有比較 強(qiáng)的放電能力，持續(xù)大電流放電的性能的啟動型蓄電池就是通常見的那些， 比如汽車等，他低溫性能會比較好，可以 在瞬間釋放大量的電流，這樣啟動引擎，但啟動幾下就要等一會讓他恢復(fù)過來， 不然就沒電了。事實(shí)上，除了這3類外，還有其他很多呢，比如通訊專用蓄電池，

11、 緩沖蓄電池等。1.2蓄電池組容雖設(shè)計太陽能電池電源系統(tǒng)的儲能裝置主要是蓄電池.與太陽能電池方陣配套的蓄 電池通常工作在 浮充狀態(tài)下，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化.它的容量比負(fù)載所需的電量大得多.蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響.為 了與太陽能電池匹配，要求蓄電池工作壽命長且維護(hù)簡單。1.蓄電池的選用能夠和太陽能電池配套使用的蓄電池種類很多，目前廣泛采用的有 鉛酸免維 護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鐐鎘蓄電池 三種.國內(nèi)目前主要使用鉛酸免維 護(hù)蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對環(huán)境較少污染的特點(diǎn) ，很適合用于 性能可靠的太陽能電源系統(tǒng)，特別是無人值守的工作站.普通鉛酸蓄電池

12、由于需 要經(jīng)常維護(hù)及其環(huán)境污染較大，所以主要適于有維護(hù)能力或低檔場合使用 .堿性 鐐鎘蓄電池雖然有較好的低溫、過充、過放性能，但由于其價格較高，僅適用于較 為特殊的場合。2.蓄電池組容量的計算蓄電池的容量對保證連續(xù)供電是很重要的 .在一年內(nèi)，方陣發(fā)電量各月份有 很大差別.方陣的發(fā)電量在不能滿足用電需要的月份 ，要靠蓄電池的電能給以補(bǔ) 足;在超過用電需要的月份，是靠蓄電池將多余的電能儲存起來.所以方陣發(fā)電量 的不足和過剩值，是確定蓄電池容量的依據(jù)之一.同樣，連續(xù)陰雨天期間的負(fù)載用 電也必須從蓄電池取得.所以,這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因素之一。因此，蓄電池的容量BC計算公式為：BC=A

13、Q以 NLX TO/CCAh(1)公式中：A為安全系數(shù)，取1.11.4之間；QL為負(fù)載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時數(shù)；NL為最長連續(xù)陰雨天數(shù)；TO為溫度修正系數(shù)，一般在0C以上取1,- 10C以上取1.1,- 10C以下取 1.2；CC為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鐐鎘蓄電池取0.85。 二、太陽能電池 2.1、原理太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源， 通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能 轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù)， 光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件 的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱 太陽能光伏技術(shù)。. 律V (p-M) tUpm(N-K)圖形L光伏電池

14、Graph L D歸grmm of photovoltaic cell/光伏電池的工作原理(見圖形1 )當(dāng)光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給 了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為白由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸 出功率。這個過程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成：一套基本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型：光伏發(fā)電系統(tǒng)的兩大分類：并網(wǎng)發(fā)電和獨(dú)立發(fā)電并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(見圖形2 )太陽能電池方陣發(fā)出的電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器將電能直接輸送到交

15、流電網(wǎng)上,將太陽能所發(fā)出的電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器直接為交流負(fù)載供電。充電控割器蓄電池圖揪3獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng), 配合逆妾器和蓄電池光伏電池財Graph 3 Stand-alone PV system with battery storage powering DC&AC loads獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)（見圖形3 ）獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，太陽能電池方陣發(fā)出的電經(jīng)蓄電池充電并經(jīng)過逆變器直流轉(zhuǎn) 換成交流電。2.2太陽能電池材料多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料，是當(dāng)代人工智能、白動控制、信息處理、 光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。被稱為“微電子大廈的基石”在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。雖然從

16、目前來講， 要使太陽能發(fā)電具有較大的市場，被廣大的消費(fèi)者接受，就必須提高太陽電池的 光電轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。從目前國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展 趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜 及染料薄膜）。從工業(yè)化發(fā)展來看，重心已由單晶向多晶方向發(fā)展，主要原因?yàn)椋?可供應(yīng)太陽電池的頭尾料愈來愈少；2對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆 鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料； 3多晶硅的生產(chǎn)工藝 不斷取得進(jìn)展，全白動澆鑄爐每生產(chǎn)周期（50小時）可生產(chǎn)200公斤以上的硅 錠，晶粒的尺寸達(dá)到厘米級；4由于近十年單晶硅工藝的研究與發(fā)展很快，其 中工藝也

17、被應(yīng)用于多晶硅電池的生產(chǎn)，例如選擇腐蝕發(fā)射結(jié)、背表面場、腐蝕絨 面、表面和體鈍化、細(xì)金屬柵電極，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可使柵電極的寬度降低到 50微米，高度達(dá)到15微米以上，快速熱退火技術(shù)用于多晶硅的生產(chǎn)可大大縮短 工藝時間，單片熱工序時間可在一分鐘之內(nèi)完成， 采用該工藝在100平方厘米的 多晶硅片上作出的電池轉(zhuǎn)換效率超過 14%。據(jù)報道，目前在5060微米多晶硅 襯底上制作的電池效率超過16%。利用機(jī)械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術(shù)在 100平方厘 米多晶上效率超過17%，無機(jī)械刻槽在同樣面積上效率達(dá)到 16%,采用埋柵結(jié) 構(gòu)，機(jī)械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達(dá)到15.8%。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率

18、高， 穩(wěn)定性好，但是成本較高。單晶硅電池早 在20多年前就已突破光電轉(zhuǎn)換效率 20%U上的技術(shù)關(guān)口。多晶硅電池成本低，轉(zhuǎn)換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池， 材料中的各種 缺陷，如晶界、位錯、微缺陷，和材料中的雜質(zhì)碳和氧，以及工藝過程中玷污的 過渡族金屬被認(rèn)為是造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率一直無法突破20%勺關(guān)口。德國弗勞恩霍夫協(xié)會科研人員采用新技術(shù)，在世界上率先使多晶硅太陽能電池的光電 轉(zhuǎn)換率達(dá)到20.3%。從固體物理學(xué)上講，硅材料并不是最理想的光伏材料， 這主要是因?yàn)楣枋情g 接能帶半導(dǎo)體材料，其光吸收系數(shù)較低，所以研究其他光伏材料成為一種趨勢。 其中，疏化鎘（CdTe）和銅銅硒（CuInSe2）

19、被認(rèn)識是兩種非常有前途的光伏材料， 而且目前已經(jīng)取得一定的進(jìn)展，但是距離大規(guī)模生產(chǎn)，并與晶體硅太陽電池抗衡 需要大量的工作去做。2.3、太陽能電池設(shè)計1.太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)Ns太陽能電池組件按一定數(shù)目串聯(lián)起來，就可獲得所需要的工作電壓，但是，太 陽能電池組件的串聯(lián)數(shù)必須適當(dāng)。1）串聯(lián)數(shù)太少，串聯(lián)電壓低于蓄電池浮充電 壓,方陣就不能對蓄電池充電。2）如果串聯(lián)數(shù)太多使輸出電壓遠(yuǎn)高于浮充電壓時，充電電流也不會有明顯的增加因此，只有當(dāng)太陽能電池組件的串聯(lián)電壓等于合適的浮充電壓時，才能達(dá)到最佳的充電狀態(tài)。計算方法如下：Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+Uc)/Uoc(2)(2)式中：UR 為太陽能電池

20、方陣輸出最小電壓；Uoc為太陽能電池組件的最佳工作電壓；Uf為蓄電池浮充電壓；UD為二極管壓降，一般取0.7V;UC為其它因數(shù)引起的壓降。電池的浮充電壓和所選的蓄電池參數(shù)有關(guān)，應(yīng)等于在最低溫度下所選蓄電池 單體的最大工作電壓乘以串聯(lián)的電池數(shù)。2.太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np在確定NP之前，我們先確定其相關(guān)量的計算方法。(1) 將太陽能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽能日輻射量Ht,轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù)H:H=HtX 2.778/10000 h(3)式中：2.778/10000(h - m2/kJ)為將日輻射量換算為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)(1000W/m2)下的平均 日輻射時數(shù)的系數(shù)。(2) 太陽能電池組件日

21、發(fā)電量Qp：Qp=IocX HX Kopx Cz Ah(4)式中：Ioc為太陽能電池組件最佳工作電流；Kop為斜面修正系數(shù)；Cz為修正系數(shù)，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取0.8(3) 兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù) Nw,此數(shù)據(jù)為本設(shè)計之獨(dú)特 之處,主要考慮要在此段時間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來 ，需補(bǔ)充的蓄電池 容量Bcb為:Bcb=A< QD< NL Ah(5)(4) 太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計算方法為：Np=(Bcb+N冰 QL)/(Qp X Nw)(6)公式(6)的表達(dá)意為：并聯(lián)的太陽能電池組組數(shù)，在兩組連續(xù)陰雨天之間的 最短間隔天數(shù)內(nèi)所發(fā)電量，

22、不僅供負(fù)載使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天 內(nèi)所虧損電量。3.太陽能電池方陣的功率計算根據(jù)太陽能電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需太陽能電池方陣的功率P:P=PO< NsX Np W(7)式中:Po為太陽能電池組件的額定功率。本次設(shè)計光源電壓12V,功率為21VV每天工作6h,最長連續(xù)陰雨天為3d,兩最長 連續(xù)陰雨天最短間隔天數(shù)為15d,太陽能電池采用云南半導(dǎo)體器件廠生產(chǎn)的WBG40P)型組件，組件標(biāo)準(zhǔn)功率為40W,工作電壓17.2V,工作電流2.32A,蓄電池采用鉛酸免維護(hù)蓄電池，浮充電壓為(144 士 2)V.其水平面太陽輻射 數(shù)據(jù)參照表，成都地區(qū)其水平面的年平均日輻射量為1039

23、2(kJ/m2), Kop 值為0.7553,計算太陽能電池方陣功率及蓄電池容量。1. 蓄電池容量Bc：Bc= QD< NLX To/CC=1. 2X ( 21/12) x 6 x 3X 1/0.75 50Ah2. 太陽能電池方陣功率P:太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)Ns：Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+UC)/Uoc=(14+0.7+)/17.1=0.88 1太陽能電池組件日發(fā)電量Qp:Qp=IocX HX Kopx Cz=2. 32x 10392x (2.778/10000) x 0.7553 x 0.8 4.05A h需補(bǔ)充的蓄電池容量Bcb:Bcb=A< QLX NL=1.2X2 1/12 X 6X 3=37.8Ah, 其中 QL=(21/12) X 6=10.5Ah太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np：Np=(Bcb+N