太陽能供電設(shè)計

電源設(shè)計師灌區(qū)信息化涉及的重要組成部分，提供滿足設(shè)備要求的電壓和功率信息化系統(tǒng)正常運行對電源設(shè)il?的基本要求。對于信息中心及分中心來說，一般能夠得到市電，且穩(wěn)怎性好，但也要有UPS和備用電源備不時之需。信息采集設(shè)備所在的野外現(xiàn)場，需要24小時不間斷、全天候連續(xù)工作，而沒有市電接入既不經(jīng)濟又不穩(wěn)立，因此，選擇長時間穩(wěn)定的電源是一個極為關(guān)鍵的問題，太陽能電池加鉛酸蓄電池是一個方案之一，陽光充足時太陽能電池為中斷供電并向鉛蓄電池充電，陽光強度不夠時由蓄電池向終端供電。1太陽能供電設(shè)計遙測系統(tǒng)測站均采用12V（標稱值）蓄電池供電，對電源的設(shè)計要求是：電壓：允許變幅10"20Vo電流:應能瞬間提供1A電流；容量：用太陽能或交流電浮充蓄電池供電，應保證設(shè)備能長期可靠工作。電池類別:采用大于1OAh的密封電池或固體電池。水悄自動測報系統(tǒng)的絕大多數(shù)站點都處在偏僻、交通不便、供電困難的地區(qū)，有些其至在高山上。這些地點大多沒有交流電源，即使有但電源質(zhì)量和可鼎性都很差，電壓和周波極不穩(wěn)定，停電頻繁。因此，供電問題就成為水情自動測報系統(tǒng)能否可黑運行的關(guān)鍵之一。在水宿自動測報系統(tǒng)中，常用的供電方式有三種：蓄電池組供電這種供電方式的優(yōu)點是可以避免從交流電引入的［業(yè)干擾和靂電干擾，缺點是要定期充電和維護，加大了維護人員的［作蓄電池組供電，交流浮充的供電方式這種供電方式只要較小的蓄電池組，就可以使功耗較大的中繼站長期運行。對無交流電的站點，如架設(shè)線路的投資太大，一般不采用這種方式?有些站點交流供電不正常，交流電網(wǎng)輻射面廣，遭雷擊的概率高，容易損壞系統(tǒng)設(shè)備，需要采取一定的防雷措施。對于耗電比較小的遙測站，相對于其他方式，其投資較大。所以這種供電方式。詢已很少在比較偏僻的遙測站使用。對耗電比較大的衛(wèi)星遙測站和中繼站，可采用這種方式。蓄電池組供電、太陽能電池浮充的供電方式。這種供電方式只要經(jīng)過合理的設(shè)計，都可以保證站點的不間斷運行。它避免了從電源上引入的各種工業(yè)干擾和雷擊干擾。U前，水W自動測報系統(tǒng)中的遙測站大都采用這種供電方式。采用上述電池浮充供電方式時，蓄電池的性能是關(guān)鍵。在各種蕃電池中，性能最優(yōu)者屬堿性蕃電池，它的低溫特性和過量充電性能較好，自動放電小，但價格較高，容量不大一般的非密封酸性蓄電池電解液容易揮發(fā)，不宜在水請監(jiān)測系統(tǒng)中使用。免維護密封酸性蓄電池具有&好的性能價格比，故U前使用較多。根據(jù)我們長期從事水悄監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)訃的經(jīng)驗，通過經(jīng)費核算及考慮防雷要求，遙測站使用太陽能電池和蓄電池組合的浮充供電系統(tǒng)。鉛酸全密封酸性蓄電池具有良好的低溫特性和充電特性，而且免維護，因而遙測設(shè)備用它供電是理想的，為保證最長連續(xù)無日照期間也能供電，必須選擇蓄電池的容量。在本系統(tǒng)中采用膠狀電解質(zhì)全密封免維護鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)的直流電源。太陽能浮充供電的蓄電池容量的計算：首先計算日耗電量：工作電壓：12.0V；靜態(tài)電流：20mA可計算出日耗電量：QL8 靜態(tài)電流X24小時二0.5Ah估算所需電池容量:最大的連續(xù)無日照時間:假定最大連續(xù)無日照時間為30天。容量修正系數(shù)：考慮蓄電池容量周期性的降落和老化,通常選為0.8；因此蓄電池容量：。二日耗電量X最大的連續(xù)無日照時間一容量修正系=0-5AhX30一0.8=1&75Ah考慮到其他W況，本系統(tǒng)水情遙測站需采用32Ah的蓄電池。2?太陽能電池板硅太陽能電池是將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導體器件。具有體積小、可鼎性高、壽命長、無環(huán)境污染、使用維護方便等特點。它可以單獨使用，也可以多個連接起來組成在方陣使用，與蓄電池配合可作為直流電源供晝夜、陰雨天連續(xù)使用。水文遙測系統(tǒng)中使用極為廣泛。硅太陽能電池按制造工藝的不同主要分為單晶硅和非品硅太陽能電池:非品硅太陽能電池組合板是應用克羅拉標準工藝在玻璃基板上沉積制成的非晶薄膜器件。其外部采用玻璃密封保護。山于其生產(chǎn)技術(shù)和工藝特點，成本較低。深圳宇康太陽能有限公司生產(chǎn)的非晶硅太陽能電池雖然價格低，但結(jié)構(gòu)不牢固，無安裝支架，使用很不方便。而且使用壽命短也比單晶硅太陽能電池短。單晶硅太陽能電池是利用P-N結(jié)的光生伏特效應將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種半導體器件。根據(jù)工作電莊和工作電流的需要可將單晶硅太陽能電池串聯(lián)或并聯(lián)成組合板并加以封裝。這種太陽能電池結(jié)構(gòu)牢固，其使用壽命長達二十年以上。是一種理想的永久性可再生能源，非常適合在水文遙測系統(tǒng)中使用。對單晶硅太陽能電池而言，常用的充12V電池的太陽能電池的最大功率（Pm）點的電壓VOC為16.8V,因此1W的太陽能電池的ISC為60mA。山于12V蓄電池的工作電壓12.5V，太陽能電池充電電流一般為70mA左右。太陽能供電系統(tǒng)主要山硅太陽能電池方陣、充電控制器、蓄電池組以及防反充二極管組成，如圖5.2所示：充電控制器硅太

陽能

電池

板搭

電

池

組用

電

魚

我2太陽能充電系統(tǒng)方框圖按照使用要求，將太陽能電池組件串聯(lián)或并聯(lián)組成太陽能電池方陣。蓄電池是太陽能電池方陣的儲能裝置。充電控制器通常山電子線路和電子開關(guān)組成。其作用如下：1?當蓄電池過充電或過放電時，可以報警或自動切斷線路，保護蓄電池。2-按需要給出高精度的恒電壓或恒電流。當負載短路時，可以自動斷開。當蕃電池有故障時可以自動切換，接通備用蓄電池，以保證負載正常用電。防反沖二極管的作用是避免太陽能電池方陣欠壓時，蕃電池通過太陽能電池放電。要求能承受足夠大的電流，且正向壓降小，反向飽和電流也小。太陽能電池功率的計算：遙測站太陽能電源系統(tǒng)的設(shè)ihIII于無人值守，且要求連續(xù)不間斷供電，需要考慮因素多而且復雜。首先計算的日用電量Q,然后計算太陽能電池容量：太陽能電池容量的計算與當?shù)氐牡乩砦恢?、太陽輻射、氣?/p>

等因素有關(guān)。首先計算標準輻照度下當?shù)氐哪昶骄照諘r數(shù)H(h)年輻射總量(kcal/cm')X1.63(Wh/kcal)H=365X0.1(W/cm?)式中0.1W/cin2是25C,AMI.5光譜時的輻照度，也是太陽能電池的標準測試條件。各類地區(qū)的年輻射總量見下表：等級地區(qū)年總輻射等級地區(qū)年總輻射(kcal/cm2)1宇夏北部、甘肅西部、新疆東南部、青海西部、西藏西部160?2002河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古、宇夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部、新疆南邊150?1603云南、山東、河南、河北東南部、山西南部、新媼北部、吉林、遼宇、陜西北部、甘肅東南部、安徽北部、廣東南部、福建南部、江蘇北部120"1404湖南、廣西、江西、浙江、湖北、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、黑龍江、安徽南部100?1205四川、貴州80?120我國各類地區(qū)太陽能年輻射量表度有所不同。一般情況下，安裝角度等于當?shù)氐木暥取Ｔ跇藴薁顟B(tài)下，每瓦的太陽能電池輸出電流為70mA,則太陽能電池的功率P山下式?jīng)Q定：日用電量(Ah)XT作電壓(V)X太陽能電池修正系數(shù)P= 0.07(A/W)Xn(h)X12.5(V)x蓄電池放電深度太陽能電池修正系數(shù)是