太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)（環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院 安全工程01班）摘 要：本文簡要分析在高校自習(xí)室或其他大型公共照明的地方。簡要介紹太陽能電池組件的選擇，對(duì)蓄電池實(shí)現(xiàn)分支同時(shí)均分充管理，提高太陽能的利用率和系統(tǒng)的壽命。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)化。關(guān)鍵詞：太陽能光伏發(fā)電；LED照明；分只同時(shí)均充；PLC；（1） 太陽能光伏發(fā)電的基本原理：利用太陽光輻射能作用于半導(dǎo)體板，當(dāng)太陽光入射能量大于半導(dǎo)體板的導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間能量差事，板里的電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，一個(gè)個(gè)光生電子空穴對(duì)載流子，并隨即被半導(dǎo)體板里原處于平衡狀態(tài)的PN結(jié)勢(shì)壘電場作用，電子空穴對(duì)被分離，擴(kuò)散，電子留在N區(qū)，空穴留在P區(qū)，在不斷的激

2、發(fā)，分離，擴(kuò)散的過程中，在PN結(jié)兩側(cè)分別積累了大量空穴和電子，形成強(qiáng)大的勢(shì)壘電勢(shì)，即光生電勢(shì)。這就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的總過程【2】。 其基本原理系統(tǒng)框圖如圖1所示3。0 引言綠色能源和可持續(xù)發(fā)展問題是人類發(fā)展面臨的重大課題。開發(fā)新能源及對(duì)現(xiàn)有能源的充分利用受到社會(huì)的普遍關(guān)注。在中國，照明所消耗的電能占全國用電總量的12%左右，在能源消耗中電能占有很大的份額【1】。作為一種取之不盡、用之不竭,安全環(huán)保的能源備受親睞.太陽能光伏發(fā)電與LED照明的結(jié)合應(yīng)用將是能源和環(huán)保主題中的一大亮點(diǎn)。1 太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣，控制器，蓄電池和燈具等。圖1 照明系統(tǒng)框圖

3、（2） PLE的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和充電電壓。實(shí)現(xiàn)快捷、平穩(wěn)、高效充電，并在充電過程中減少損耗，盡量延長蓄電池的壽命，同時(shí)防止蓄電池過充電和過放電。（3） DCDC轉(zhuǎn)換模塊將為蓄電池輸出非穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓，對(duì)蓄電池組分只同時(shí)均衡充電，是蓄電池組儲(chǔ)存能量。傳統(tǒng)的充電方法是把蓄電池串聯(lián)起來，統(tǒng)一充電。這種充電方法沒有考慮到分只蓄電池之間的內(nèi)阻、容量、化學(xué)特性的差異，易使蓄電池組中一些產(chǎn)生過充放電，是電池性能下降，從而導(dǎo)致整組蓄電池性能急劇下降。為此，采用一種新型的蓄電池充電方法分只同時(shí)均充法，充電原理如圖2所示。首先，太陽能電池板的輸出電壓經(jīng)過各均充模塊對(duì)各只蓄電池均

4、衡充電，同時(shí)管理系統(tǒng)對(duì)各只蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓檢測。若發(fā)現(xiàn)某蓄電池達(dá)到充電滿值電壓時(shí)，由PLC發(fā)出指令，立即停止對(duì)該只蓄電池的充電，其余未充滿的各只蓄電池繼續(xù)均衡充電，直至所有蓄電池都充滿未止。蓄電池分只同時(shí)均充法既保證了蓄電池組中每只蓄電池均能充滿，又能保證每只電池不會(huì)發(fā)生過充電及過發(fā)電情況，提高了蓄電池組容量的有效利用率及每只蓄電池的使用壽命。圖2 據(jù)充模式原理圖（4） 蓄電池。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電選用原則：保證在兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內(nèi)的發(fā)電量，不進(jìn)攻負(fù)載使用，還需要補(bǔ)充蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內(nèi)所消耗的電量。蓄電池的安裝容量計(jì)算公式如下4： 蓄電池安裝容量（Ah）=負(fù)載工作電流

5、（）×（工作時(shí)數(shù)/天）×（連續(xù)陰雨天數(shù)+1）/蓄電池有效效率 下面是光伏應(yīng)用系統(tǒng)常用蓄電池技術(shù)對(duì)比的研究結(jié)果，如表1所示5。表1 光伏照明系統(tǒng)常用的蓄電池對(duì)比結(jié)果護(hù)，采用鋰蓄電池較為理想。（5） 燈具。光源發(fā)展歷史為：白熾燈表2 各類燈具總效率對(duì)照 LED燈。各類燈具如表2所示。LED:90×0.90×0.90×0.90=65.61 Lm/W；熒光燈計(jì)算：80×0.85×0.60×0.60=24.5 Lm/W；普通燈泡：20×0.10×0.60×0.60=7.2 Lm/W。可見，LED

6、燈具時(shí)一般熒光燈的2.6倍，是普通燈泡的9倍【6】用最廣泛的太陽能電池，是單晶硅電池、多晶硅電池、薄膜太陽能電池等3種光伏產(chǎn)品。單晶硅電池，是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)加工處理工藝基礎(chǔ)上的，它的轉(zhuǎn)換效率高技術(shù)也最為成熟。多晶硅電池與單晶硅相比由于所使用的硅遠(yuǎn)比單晶硅少，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，因此有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但由于它存在的晶粒界面和晶格錯(cuò)位的明。并且LED具有節(jié)能環(huán)保、體積小、顯色性高（能為自習(xí)或其他照明場所營造一個(gè)更加舒適的視覺環(huán)境）等特點(diǎn)。因此，采用LED作為燈具較為理想。顯缺陷，造成多晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率一直無法突破20%，低于單晶硅電池。面薄膜太陽能電池則是另一種光伏發(fā)電方式。目前，

7、薄膜電池主表3 三種太陽能電池效率對(duì)比要有硅基薄膜電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、燃料敏化TiO2電池。3種電池轉(zhuǎn)換效率如表3所示。高校圖書館或其他照明場所如果是平頂?shù)臉琼數(shù)拿娣e都比較大，例如衢州學(xué)院的圖書館，有效使用面積就達(dá)1500Km2以上，不缺太陽能電池組件的擺放面積。應(yīng)此，建議使用較為經(jīng)濟(jì)多晶硅電池，作為太陽能發(fā)電板陣列【7】使用效率。3 總結(jié)太陽能作為清潔并且取之不盡用之不竭的能源和LED新型節(jié)能燈具，再加上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)必將廣泛運(yùn)用。參考文獻(xiàn)1王長貴，王斯成.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)M.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.922. 2劉洋洋.綠色生態(tài)住宅小區(qū)太陽能光伏發(fā)電系

8、統(tǒng)的應(yīng)用芻議J.科技風(fēng),2011.225.3余發(fā)平.LED光伏照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)D.合肥：合肥工業(yè)大學(xué),2006(5)548. 4劉慧萍，劉慧雯.太陽能光伏發(fā)電路燈照明工程設(shè)計(jì)方法探析.J.新能源與環(huán)境,2009(12).5Deo Prasad,designing With solar Power Images Publishing.Dist A/C.2006. 6馮忠,張玉珍.研發(fā)樓太陽能光伏發(fā)電-LED照明系統(tǒng)構(gòu)想J.有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2009,30(5).7閆智勇，馬曉麗，閆智廣.高校圖書館太陽能光伏照明系統(tǒng)應(yīng)用與研究J.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào)，2010，33（5）.8Robert Fost

9、er,Majid Gharssemi,Alma Cote.Solar Energy Renewable Energy And The EnvironmentM.人民郵電出版社，2007（1）.116117.。2 太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)的效率優(yōu)化（1） 提高光伏組件的發(fā)電效率目前硅太陽能電池的較為理想轉(zhuǎn)換效率的上限值為33%左右，而其材料效率的提升空間相當(dāng)有限，因此將光伏組件性能充分利用是大有可為的。首先，應(yīng)選擇最佳傾角，同城該傾角值為當(dāng)?shù)氐木暥戎?。其次，在電池片受光面增加增透膜，在其背光面涂上增反膜，提高光能使用效率。最后，每年用濕毛巾擦拭受光面，提高光線的入射效率。（2） 采用具有UPS功能的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)這樣做的優(yōu)點(diǎn)。首先，對(duì)于特殊情況蓄電池不能完全供給