太陽(yáng)能路燈設(shè)計(jì)方案

題目要求為你的家鄉(xiāng)地區(qū)設(shè)計(jì)一套太陽(yáng)能路燈,燈具功率為30W，每天日落時(shí)工開始工作，太陽(yáng)升起時(shí)終止〔平均工作時(shí)間計(jì)算也可，季節(jié)性變化工作時(shí)間最好〕，工作電壓為12伏，蓄電池維持天數(shù)<6天。求太陽(yáng)電池方陣和蓄電池的容量及方陣傾角是多少?設(shè)計(jì)思路精確維度：北緯40°39′16″，路燈運(yùn)行以八月份為例1確定負(fù)載的日耗電量QL設(shè)工作時(shí)間為8小時(shí)〔8月份〕2確定蓄電池容量C=Qd+1)=207=140(Ah)選用2組12V/200Ａｈ的蓄電池就可以滿足要求，蓄電池的放電深度大于等于70％選用蓄電池詳情廣州電奧電氣設(shè)備產(chǎn)品品牌：捷隆產(chǎn)品規(guī)格：12V鉛酸蓄電池200AH蓄電池產(chǎn)品型號(hào)：NP200-12產(chǎn)品產(chǎn)地：中國(guó)3確定太陽(yáng)能電池方陣傾角估算，依據(jù)下表當(dāng)?shù)鼐暥圈?°

-15°15°-20°25°-30°30°-35°35°-40°>40°方陣傾角β15°ψΨ+5°Ψ+10°Ψ+15°Ψ+20°β約為60.39°4計(jì)算太陽(yáng)能電池方陣β傾角下的輻射量〔MJ·m2〕Sβ=S×sin(α+β)/sinα+D式中：Sβ為β傾角方陣太陽(yáng)直接輻射分量S—水平面太陽(yáng)直接輻射總量S=S0〔a＋b×N/N0〕式中：S0為天文輻射〔參照于下表〕S0約為410—480〔MJ·m2〕〔安徽省東起東經(jīng)119.6度，西至東經(jīng)114.9度，北起北緯34.6度，南至北緯29.4度?！砃為太陽(yáng)實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)〔可直接測(cè)量〕，N0為太陽(yáng)可照時(shí)數(shù)〔可查表獲得〕，Ｎ/Ｎ0為日照百分率〔可從地面年報(bào)表中獲得〕，Ｎ/Ｎ0約為〔41—45〕％a、b為待定系數(shù)。ａ＝0.2—0.7b=0.70—0.77α—中午時(shí)太陽(yáng)高度角α=90°-Φ±δΦ為維度δ為太陽(yáng)赤緯〔北半球取+號(hào)〕δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]式中：n—從一年開頭算起第n天的緯度D—散射輻射量〔查閱氣象資料〕影響散射輻射的因素較多，諸如太陽(yáng)高度、大氣中水汽和塵埃含量、以及各種物理性質(zhì)等等．含這一切因素的理論計(jì)算公式既復(fù)雜又不夠精確，所以一般不采用．依據(jù)下表D約為4.4—6.8〔MJ·m2〕〔華緯度北緯28°32'-29海門的經(jīng)緯度：北緯31.53成都,龍泉北緯30.67〕5計(jì)算方陣電流：Tm=(RβmWh/cm2)/(100mW/cm2)式中：Tm—為平均峰值日照時(shí)數(shù)Imin=Q/(Tm×η1×η2)式中：Imin—方陣最小輸出電流η1—蓄電池充電效率=0.85η2—方陣外表灰塵遮散損失Imax=Q/(Tmin×η1×η2)充電電流I=S×1.05/h/0.85/0.9S—水平面太陽(yáng)直接輻射總量1.05為太陽(yáng)能充電綜合損失系數(shù)6確定方陣工作電壓V=Vf+Vd+Vt式中：Vf—蓄電池浮充電壓〔25℃〕單體浮充電壓為14VVd—線路電壓損耗Vd=0.5—0.7VVt—溫補(bǔ)償電壓Vt=0.003×(T-25)T為太陽(yáng)能電池組工作溫度60V=14.75V7太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)數(shù)NsNs=V/Vm式中：Vm為太陽(yáng)能單片電池的工作電壓400mVNs=14.705/0.4=36.7Ns=378太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)Np方案一Np=QL×ηc×ηf/〔J×T〕QL為負(fù)載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時(shí)數(shù)；20AhΗc充電修正參數(shù)1.11Ηf光的損失修正1.31J單體電池在選定工作電壓下實(shí)際電流值0.26AT平均每天日照時(shí)數(shù)6小時(shí)Np=290.8Np=30方案二在確定NP之前，我們先確定其相關(guān)量的計(jì)算。①將太陽(yáng)能電池方陣安裝地點(diǎn)的太陽(yáng)能日輻射量Sβ〔MJ·m2〕，轉(zhuǎn)換成在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的平均日輻射時(shí)數(shù)H

H=Sβ×2.778／h〔3〕式中：2.778／〔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(shí)數(shù)的系數(shù)。H=824.1215②太陽(yáng)能電池組件日發(fā)電量QpQp=Ioc×H×Kop×CzAh(4)式中：Ioc為太陽(yáng)能電池組件最正確工作電流；Ioc=13.31Kop為斜面修正系數(shù)0.885Cz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。Qp=1713.2Ah③兩組最長(zhǎng)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(jì)之獨(dú)特之處，主要考慮要在此段時(shí)間內(nèi)將虧損的蓄電池電量補(bǔ)充起來(lái)，需補(bǔ)充的蓄電池容量Bcb為：Bcb=A×QL×NLAh(5)④太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計(jì)算方法為：Np=〔Bcb＋Nw×QL〕/〔Qp×Nw〕(6)式中：A為平安系數(shù)，取1.1～1.4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(shí)數(shù)；20AhNL為最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)；6天TO為溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，－10℃以上取1.1，－式〔6〕的表達(dá)意為：并聯(lián)的太陽(yáng)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，不僅供負(fù)載使用，還需補(bǔ)足蓄電池在最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天內(nèi)所虧損電量。9太陽(yáng)能電池組件總片數(shù)NN=Ns×NpN=37×30=111010太陽(yáng)能電池方陣的功率計(jì)算根據(jù)太陽(yáng)能電池組件的串并聯(lián)數(shù)，即可得出所需太陽(yáng)能電池方陣的功率P：P=Po×Ns×NpW式中：Po單片光電片的最大功率。Po=J×VmJ單體電池在選定工作電壓下實(shí)際電流值0.26AVm為太陽(yáng)能單片電池的工作電壓400mVPo=0.104WP=0.104×1110=115.44W11選用太陽(yáng)能電池板生產(chǎn)廠家：深圳市國(guó)信陽(yáng)新能源科技產(chǎn)品編號(hào)：SD03120產(chǎn)品名稱：125W多晶太陽(yáng)能電池板產(chǎn)品類型：多晶太陽(yáng)能電池板詳細(xì)介紹峰值功率：125W功差：±3%工作電壓：7.18V工作電流：5.17A開路電壓：21.6V短路電流：7.9A外形尺寸：1480×670×30mm重量：12.0kg主要特