太陽(yáng)能供電監(jiān)控系統(tǒng)

1、1一前言光伏前景隨著能源日益緊缺和環(huán)保壓力的不斷增大，石油的枯竭幾乎像一個(gè)咒語(yǔ)，給人類(lèi)帶來(lái)了不安。何為石油等不可再生能源的替代者？各國(guó)都開(kāi)始力推可再生能源，其中開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能已成為可再生能源中最炙熱的“新寵”，發(fā)展太陽(yáng)能已是大勢(shì)所趨，太陽(yáng)能時(shí)代已為時(shí)不遠(yuǎn)了。太陽(yáng)能利用指太陽(yáng)能的直接轉(zhuǎn)化和利用。利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理，把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能稱(chēng)太陽(yáng)能光伏技術(shù)。把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱(chēng)為太陽(yáng)能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域。近幾年，國(guó)際光伏發(fā)電迅猛發(fā)展。1973年，美國(guó)制定了政府級(jí)陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計(jì)投資達(dá)8億多美

2、元；1994年度的財(cái)政預(yù)算中，光伏發(fā)電的預(yù)算達(dá)7800多萬(wàn)美元，比1993年增加了23.4；1997年美國(guó)和歐洲相繼宣布百萬(wàn)屋頂光伏計(jì)劃，美國(guó)計(jì)劃到2010年安裝10003000MW太陽(yáng)電池。日本不甘落后，1997年補(bǔ)貼屋頂光伏計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)高達(dá)9200萬(wàn)美元，安裝目標(biāo)是7600Mw。印度計(jì)劃19982002年太陽(yáng)電池總產(chǎn)量為150MW,其中2002年為50MW。在這場(chǎng)陽(yáng)光革命中領(lǐng)先的國(guó)家是德國(guó)。面對(duì)強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)，德國(guó)太陽(yáng)能業(yè)依然傲視群雄，碩果累累。2005年，業(yè)內(nèi)企業(yè)營(yíng)業(yè)額達(dá)37億歐元，從業(yè)公司約5000家，從業(yè)人數(shù)包括研發(fā)和服務(wù)達(dá)42000人。德國(guó)聯(lián)邦太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)有關(guān)人士說(shuō)：“全球范圍內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)

3、電裝機(jī)容量將從2005年的1210兆瓦上升至2010年的3000兆瓦，年增長(zhǎng)率為22%。”德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的認(rèn)知最早，位居前列；全球四分之一的太陽(yáng)能電池產(chǎn)自德國(guó)，五年來(lái)德國(guó)所占全球市場(chǎng)份額始終保持在10%。為了加快太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，德國(guó)政府通過(guò)多種推廣活動(dòng)來(lái)普及太陽(yáng)能的利用。去年6月份，享譽(yù)世界的德國(guó)Intersolar大會(huì)在德國(guó)弗賴堡舉辦。德國(guó)太陽(yáng)能展覽會(huì)Intersolar始于2000年，每年一屆，是歐洲最大的、側(cè)重于光電、太陽(yáng)熱能技術(shù)及太陽(yáng)能建筑方面的專(zhuān)業(yè)展覽會(huì)，由EATIF歐洲光伏工業(yè)聯(lián)盟、BSW德國(guó)太陽(yáng)能工業(yè)協(xié)會(huì)、ISES國(guó)際太陽(yáng)能聯(lián)盟共同主辦。由于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，這次弗萊堡國(guó)際

4、展覽中心的場(chǎng)館（共10個(gè)館）被完全啟用，總展示面積達(dá)31000平方米。據(jù)統(tǒng)計(jì)共有90多個(gè)國(guó)家的647家參展商和26000多名參觀者到場(chǎng)，中國(guó)國(guó)內(nèi)有50家太陽(yáng)能行業(yè)企業(yè)參展。國(guó)內(nèi)著名的業(yè)內(nèi)企業(yè)參展，再次證明了該展會(huì)在太陽(yáng)能領(lǐng)域不可替代的重要性，絕大多數(shù)展商表示效果滿意，2008年將繼續(xù)參展。因展會(huì)規(guī)模爆增，2008年該展將告別弗萊堡，轉(zhuǎn)移到德國(guó)慕尼黑新貿(mào)易展覽中心。據(jù)主辦方介紹，該展會(huì)2008年的總展示面積將達(dá)到62000平方米，預(yù)計(jì)將會(huì)有來(lái)自世界的800多家廠商，35000名專(zhuān)業(yè)貿(mào)易觀眾到場(chǎng)。這對(duì)于中國(guó)太陽(yáng)能廠商來(lái)說(shuō)將一個(gè)難得的拓展海外市場(chǎng)的契機(jī)。近幾年來(lái)，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展，中

5、國(guó)已成為僅次于日本和德國(guó)之后居世界第三的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)，這是我國(guó)為改善全球日益惡化的環(huán)境做出的巨大貢獻(xiàn)，而中國(guó)隨著相關(guān)法律和政策的出臺(tái)，能源長(zhǎng)期性短缺的中國(guó)將有望成為世界上最大的光伏發(fā)電市場(chǎng)。化石能源終將耗盡，絕對(duì)儲(chǔ)量不可能滿足人類(lèi)長(zhǎng)期發(fā)展的需要，尋找替代能源勢(shì)在必然。太陽(yáng)能是人類(lèi)必然的能源選擇。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，對(duì)于節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民都有極為重要的意義。太陽(yáng)能光伏發(fā)電由于資源無(wú)限、無(wú)污染和能把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽到y(tǒng)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、維護(hù)少、壽命長(zhǎng)，且電能有益于輸送、儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)。所以光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)日趨

6、成熟，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在廣泛利用太陽(yáng)能發(fā)電。我國(guó)擁有豐富的太陽(yáng)能資源，全國(guó)太陽(yáng)輻射平均值為5800MJ/m2，太陽(yáng)能光伏發(fā)電業(yè)已經(jīng)在我國(guó)得到了廣泛的利用：城市的太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站、電網(wǎng)無(wú)法延伸的邊遠(yuǎn)農(nóng)村獨(dú)立光伏電站、通訊網(wǎng)絡(luò)的太陽(yáng)能光伏電源、交通領(lǐng)域的道路照明和道路設(shè)施供電，甚至在國(guó)防軍事都有廣泛的利用，并且這種趨勢(shì)正在得到進(jìn)一步的擴(kuò)大。工程概況工程監(jiān)控系統(tǒng)用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)是一種典型的光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用，主要由太陽(yáng)電池方陣、蓄電池組、安裝支架、機(jī)箱、蓄電池保溫箱以及輔助設(shè)備組成為了提高系統(tǒng)的可靠性，還增添了應(yīng)急充電口等做為配套使用。蘇州江科新能源科技有限公司設(shè)計(jì)、制造的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，其主

7、要組成部分全部采用現(xiàn)行先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，滿足設(shè)備性能、安全性以及維護(hù)方面的要求。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)所采用的產(chǎn)品為我公司定型的成熟產(chǎn)品，并且所使用的配件為批量生產(chǎn)且為當(dāng)前市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。我公司的設(shè)計(jì)人員對(duì)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)地區(qū)的實(shí)際情況（地理、氣象及負(fù)荷等條件），在首先保證系統(tǒng)安全、可靠、滿足負(fù)荷能夠正常使用的前提下，使系統(tǒng)各部分的容量設(shè)計(jì)達(dá)到合理配置。蘇州江科新能源有限公司結(jié)合多年太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，特為北京地區(qū)工程監(jiān)控系統(tǒng)提出太陽(yáng)能供電系統(tǒng)技術(shù)方案。技術(shù)方案主要包括以下內(nèi)容：-太陽(yáng)能電源系統(tǒng)原理和構(gòu)造-太陽(yáng)能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算-太陽(yáng)能電池板介紹-充放電控制器介紹-密封閥控式鉛

8、酸免維護(hù)膠體蓄電池、蓄電池保溫箱介紹-太陽(yáng)能及蓄電池監(jiān)控軟件介紹公司介紹蘇州江科新能源科技有限公司是一家集太陽(yáng)能遠(yuǎn)程監(jiān)控控制系統(tǒng)、智能節(jié)電控制系統(tǒng)等為核心技術(shù)的綠色能源產(chǎn)品與解決方案的提供商。公司依托浙江大學(xué)，上海交大的技術(shù)背景支持，定位于節(jié)能電源項(xiàng)目，為其提供相應(yīng)的產(chǎn)品和服務(wù)，推出了JK系列太陽(yáng)能供電成套設(shè)備。并相繼取得了中國(guó)工程檢測(cè)中心的產(chǎn)品檢測(cè)中心認(rèn)證，已擁有3項(xiàng)專(zhuān)利并正在申請(qǐng)7項(xiàng)專(zhuān)利認(rèn)證。公司擁有多位經(jīng)驗(yàn)豐富的電子、通信及光伏等領(lǐng)域的專(zhuān)家，管理團(tuán)隊(duì)具備多年的企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)。公司秉著技術(shù)研發(fā)為導(dǎo)向，以控制和智能技術(shù)為企業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品研發(fā)的根本方向，廣泛應(yīng)用成熟產(chǎn)品和技術(shù)，結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際需求開(kāi)發(fā)

9、應(yīng)用型產(chǎn)品，并不斷推向市場(chǎng)。蘇州新能源科技有限公司自主設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和光風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，主要應(yīng)用于交通、森林防火，電力檢測(cè)，工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域；我公司先后承接或參與的國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、光風(fēng)互補(bǔ)發(fā)電項(xiàng)目包括：沿海邊防海島太陽(yáng)能供電工程、中西部交通高速公路機(jī)電系統(tǒng)、移動(dòng)通訊信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、無(wú)人值守監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。公司自成立以來(lái)，已經(jīng)成功安裝太陽(yáng)能供電設(shè)備近百套，總安裝瓦數(shù)達(dá)到600千瓦左右，積累了豐富的生產(chǎn)、安裝、技術(shù)研發(fā)以及售前、售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)和制度體系。與華富，圣陽(yáng)，伏科，紅鷹，力控、中電電氣等知名企業(yè)建立了長(zhǎng)期的緊密戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。二監(jiān)控設(shè)備光伏供電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概述2.1設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)

10、遵循監(jiān)控工程的總體建設(shè)目標(biāo)，堅(jiān)持使整個(gè)系統(tǒng)具有安全可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)充性、靈活性和示范性等特性為設(shè)計(jì)原則。以下對(duì)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行闡述：（1）安全可靠性為保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行；系統(tǒng)采用了多項(xiàng)自我保護(hù)盒，負(fù)載保護(hù)的安全措施，選用性能優(yōu)良、可靠性高的成熟技術(shù)產(chǎn)品；最大保證系統(tǒng)的安全可靠性。（2）先進(jìn)實(shí)用性選用的設(shè)備（包括太陽(yáng)能組件、蓄電池、太陽(yáng)能充放電控制器等）均為國(guó)內(nèi)或國(guó)際上先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品。建成后的系統(tǒng)具有最為先進(jìn)的蓄電池充放電管理技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)，讓系統(tǒng)的使用和維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。（3）擴(kuò)充性和靈活性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全部采用了模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的擴(kuò)容將變得簡(jiǎn)單而靈活，增加數(shù)量的太陽(yáng)能光伏電源很容易融入整

11、個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，而不需對(duì)其他設(shè)備做任何的改動(dòng)，也不會(huì)影響其他設(shè)備的正常使用。這也相對(duì)減少了擴(kuò)容資金投入。（4）示范性從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、培訓(xùn)和售后服務(wù)都要進(jìn)行周密的計(jì)劃，并規(guī)范化實(shí)施，取得過(guò)程管理與實(shí)施結(jié)果的全面成功，為以后同類(lèi)工程的實(shí)施起示范作用。2.2設(shè)計(jì)依據(jù)地區(qū)監(jiān)控設(shè)備光伏供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算主要依據(jù)是設(shè)備相關(guān)國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和氣象地理等數(shù)據(jù)。主要有：GBT2297太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)GB/T6495.1-10（IEC60904.1-10）光伏器件第1部分-第10部分GB/T9535（IEC61215）地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型GB/T11012太陽(yáng)電池電性能測(cè)試設(shè)備檢驗(yàn)方法GB/T126

12、32單晶硅太陽(yáng)電池總規(guī)范GB/T18210(IEC61829)晶體硅光伏(PV)方陣I-V特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量GB/T18479(IEC61277)地面用光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)概述和導(dǎo)則SJ/T11127(IEC61173)光伏發(fā)電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)導(dǎo)則YD/T1073通信用太陽(yáng)能供電組合電源DL/T724-2000電力系統(tǒng)用直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程DL/T637閥控式密封鉛酸蓄電池訂貨技術(shù)條件IEC61194獨(dú)立光伏系統(tǒng)特征參數(shù)IEC61724光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)、測(cè)量、數(shù)據(jù)交換以及分析導(dǎo)則IEC61204直流輸出低壓供電裝置：特性和安全要求IEC60068-2基本環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)IEC6142

13、7太陽(yáng)光伏系統(tǒng)用蓄電池和電池組IEC60364建筑物的電氣設(shè)施IEEE928地面光伏系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE937光伏系統(tǒng)鉛酸蓄電池的安裝與維護(hù)IEEE1374地面光伏發(fā)電系統(tǒng)安全導(dǎo)則中國(guó)國(guó)家氣象局提供的市景區(qū)監(jiān)控項(xiàng)目的氣象數(shù)據(jù)2.3系統(tǒng)考慮因素一個(gè)完善的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)需要考慮很多因素，進(jìn)行各種設(shè)計(jì)，如電氣性能設(shè)計(jì)、熱力設(shè)計(jì)、靜電屏蔽設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等，對(duì)地面應(yīng)用的獨(dú)立電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最主要的是根據(jù)使用要求，決定太陽(yáng)電池方陣和蓄電池規(guī)模，以滿足正常工作的需求。光伏發(fā)電系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)原則是在保證滿足負(fù)載用電需要的前提下，確定最少最合適的太陽(yáng)電池組件和蓄電池容量，以盡量減少不必要的投資，即同時(shí)考慮可靠性及

14、經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體考慮主要是通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析合理的確定滿足要求的太陽(yáng)電池組成件數(shù)量和蓄電池容量。包括安全性、可靠性方面的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮兩種因素：根據(jù)負(fù)載需求(包含負(fù)載的類(lèi)型特性)、周?chē)h(huán)境參數(shù)、和太陽(yáng)能供電系統(tǒng)部件的電氣特性和電氣參數(shù)，選擇適合的部件滿足系統(tǒng)需求。用計(jì)算機(jī)仿真方法在前述條件下計(jì)算出結(jié)果。并用計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。輸入數(shù)據(jù)主要包括（不限于）：-安裝地點(diǎn)的日照輻射-方陣傾斜面的日照輻射-環(huán)境溫度參數(shù)-系統(tǒng)電壓-負(fù)荷能量需求-最大和平均的放電電流-控制器調(diào)節(jié)特性與參數(shù)-太陽(yáng)電池組件和蓄電池的特征參數(shù)-系統(tǒng)供電可靠性和供電電源可用率用計(jì)算機(jī)仿真方法計(jì)算出結(jié)果參數(shù)，主要有：-太陽(yáng)電

15、池方陣的傾斜角和方位角-太陽(yáng)電池組件的數(shù)量和組件與組件之間的關(guān)系-蓄電池的容量和數(shù)量和電池之間的串并聯(lián)關(guān)系太陽(yáng)電池方陣容量和蓄電池容量是相互配套和匹配的，一般來(lái)說(shuō)可能計(jì)算出幾個(gè)結(jié)果方案（特別是大型系統(tǒng)），相對(duì)來(lái)說(shuō)，蓄電池容量大時(shí)，太陽(yáng)電池容量小。最后通過(guò)成本經(jīng)濟(jì)分析，選取出符合安裝地點(diǎn)和實(shí)際情況的結(jié)果，用兩年以上的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行校核。并不斷調(diào)整參數(shù)，直至符合要求為止。2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟2.4.1影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的因素光照條件：太陽(yáng)照在地面上的輻射光的光譜、光強(qiáng)受到大氣質(zhì)量、地理位置、當(dāng)?shù)貧夂?、氣象、地形等多方面因素的影響，其能量在一日、一月和一年間都有很大的變化。太陽(yáng)電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率：由于轉(zhuǎn)換

16、效率受到電池本身的溫度和太陽(yáng)光強(qiáng)、蓄電池電壓浮動(dòng)等因素的影響，因而方陣法人輸出功率也隨著這些因素的改變而出現(xiàn)一些波動(dòng)。太陽(yáng)電池方陣的組合損耗和環(huán)境：太陽(yáng)電池方陣受安裝盒組件一致性，環(huán)境溫度、污蝕等的影響，加之太陽(yáng)電池運(yùn)行年數(shù)后轉(zhuǎn)換效率會(huì)略有下降。蓄電池充放電效率：蓄電池充放電效率會(huì)影響蓄電池的有效使用性能和能量的有效傳遞。負(fù)載用電情況：由于用途不同，耗電功率、用電時(shí)間、對(duì)電源可靠性的要求等各不相同。這些因素相當(dāng)復(fù)雜，原則上需要多每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)一些無(wú)法確定數(shù)量的影響因素，只能采用一些系數(shù)或數(shù)學(xué)方法來(lái)進(jìn)行估量。由于考慮的因素及其復(fù)雜程度不同，采取的方法也不一樣。2.4.2基本參數(shù)所有負(fù)載的名

17、稱(chēng)、額定工作電壓、耗電功率、用電時(shí)間、有無(wú)特殊要求等。當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢茫喊ǖ孛?、緯度、?jīng)度、海拔、溫度等。當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料：主要有逐月平均太陽(yáng)總輻射量，直接輻射及散射量，年平均氣溫及極端氣溫，最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)、最大風(fēng)速及冰雹等特殊氣候情況。這些氣象數(shù)據(jù)需取積累幾年或幾十年的平均值。負(fù)載日耗電量和每小時(shí)負(fù)載變化情況負(fù)載日耗電量：負(fù)載算出所有負(fù)載工作電流與平均每天工作小時(shí)數(shù)相乘積之和。負(fù)載每小時(shí)變化情況即根據(jù)每天負(fù)載的運(yùn)行情況計(jì)算出每隔一個(gè)小時(shí)的耗電情況。計(jì)算日輻射量和決定方陣傾斜角從氣象站得到的資料一般只有水平面上的太陽(yáng)輻射總量，直接輻射量及散射輻射量。因此需換算成傾斜面上的太陽(yáng)輻射量。依據(jù)不同的

18、傾斜角，分別計(jì)算傾斜面上的太陽(yáng)輻射量。包括直接輻射量、散射輻射量和反射輻射量。選擇蓄電池容量蓄電池儲(chǔ)備容量的大小主要取決于負(fù)載的耗電情況，此外還要考慮現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件，環(huán)境溫度，系統(tǒng)控制的規(guī)律性及系統(tǒng)失效的后果等因素。蓄電池在太陽(yáng)電池系統(tǒng)中處于浮充電狀態(tài)，充電電流遠(yuǎn)小于蓄電池要求的正常充電電流。尤其在冬天，太陽(yáng)輻射量小，蓄電池常處于欠充狀態(tài)，長(zhǎng)期深放電會(huì)影響蓄電池的壽命，故必須考慮留有一定余量，選擇適當(dāng)?shù)姆烹娚疃取＿^(guò)大的放電深度會(huì)縮短蓄電池的壽命；過(guò)小的放電深度又會(huì)增加太陽(yáng)電池方陣的規(guī)模，加大總的投資成本，放電深度最大到80%較為合適。確定蓄電池的儲(chǔ)備容量和無(wú)日照天數(shù)、放電深度后，可計(jì)算出所需蓄

19、電池的實(shí)際容量，即可初步選定蓄電池的標(biāo)稱(chēng)容量。2.4.6估算太陽(yáng)能電池方陣將歷年逐月平均水平面上太陽(yáng)直接輻射及散射輻射量，算出逐月輻射總量，然后求出全年平均日太陽(yáng)輻射總量和太陽(yáng)電池方陣發(fā)電量。用嘗試法對(duì)蓄電池全年荷電狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果蓄電池全年荷電狀態(tài)低于原定的放電深度，就應(yīng)增加方陣輸出；如果蓄電池全年荷電狀態(tài)始終大大高于放電深度允許的值，則可減少方陣輸出。也可相應(yīng)的增加或減少蓄電池容量。若有必要，還可修改方陣傾斜角以求得最佳的方陣功率。2.4.7太陽(yáng)電池方陣功率和蓄電池容量由于溫度升高時(shí)，太陽(yáng)電池的輸出功率將下降，因此要求系統(tǒng)即使在最高溫度下也能確保正常運(yùn)行，進(jìn)行環(huán)境溫度的修正。這樣，只要根

20、據(jù)算出的蓄電池容量，太陽(yáng)電池方陣的電壓及功率，參照蓄電池和太陽(yáng)電池組件的性能參數(shù)，選取合適的型號(hào)即可。2.5總體設(shè)計(jì)說(shuō)明2.5.1系統(tǒng)原理構(gòu)造監(jiān)控設(shè)備光伏供電系統(tǒng)是以太陽(yáng)能作為主供能源，由太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、蓄電池保溫箱、固定支架及蓄電池防盜保溫箱等組成的可完全獨(dú)立運(yùn)行、由監(jiān)控中心統(tǒng)一控制的直流電源系統(tǒng)。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)為固定安裝，系統(tǒng)部件全部模塊化，易于安裝、拆卸和移動(dòng)，同時(shí)也大大的提高了系統(tǒng)的可靠性即使在黑夜和無(wú)日照期間內(nèi)也要求24h連續(xù)供電。圖2.2太陽(yáng)能供電系統(tǒng)信號(hào)輸出傳輸原理圖|:|7冷也壩際超匚鬲2.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)系數(shù)2.5.2.1太陽(yáng)電池設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)系數(shù)在該工程中太

21、陽(yáng)能組件是以太陽(yáng)電池組件方陣的方式使用，而太陽(yáng)組件方陣是由一定數(shù)量的太陽(yáng)電池組件按特定的方式組合而成的。太陽(yáng)能組件方陣設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)系數(shù)主要是對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電量的響影為基準(zhǔn)的。a)太陽(yáng)電池方陣組合損耗系數(shù)1%太陽(yáng)電池組件在組合成方陣的過(guò)程中因組件失配而引起的損耗。在本工程中我公司選用了本公司自己生產(chǎn)的JK-15660M型太陽(yáng)電池組件，該組件失配小，一致性好，同時(shí)，在對(duì)各站點(diǎn)組件配置時(shí)，我公司要求進(jìn)行，組件電壓，電流失配控制，電壓失配控制值為2%，電流失配控制值為1%，功率失配控制值為1%。b)環(huán)境系數(shù)為100%工程中太陽(yáng)能電源系統(tǒng)安裝地點(diǎn)無(wú)陰影，設(shè)計(jì)子方陣間無(wú)遮擋，太陽(yáng)電池方陣向正南，無(wú)樹(shù)木、房屋

22、遮擋，發(fā)電時(shí)期太陽(yáng)高度無(wú)影響。c)溫度系數(shù)為89%太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)室外設(shè)計(jì)溫度為-40C85C.根據(jù)太陽(yáng)電池組件的溫度因數(shù)取值。d)污蝕系數(shù)為10%根據(jù)組件安裝地點(diǎn)的風(fēng)沙塵土，對(duì)組件發(fā)電量的影響。e)衰減系數(shù)為10%電池組件隨著時(shí)間的推移，紫外線照射引起的物理反應(yīng)，發(fā)電量會(huì)有所衰減。選用的組件實(shí)際衰減率10年為5%。2.5.2.2蓄電池設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)系數(shù)a)無(wú)日照天數(shù)為7天根據(jù)使用方的要求，同時(shí)考慮實(shí)際運(yùn)行情況b)安全系數(shù)120%為安全起見(jiàn)，蓄電池具有20%的備用容量c)充電效率92%，放電效率98%太陽(yáng)能電池方陣發(fā)電對(duì)蓄電池充電過(guò)程和蓄電池對(duì)負(fù)荷放電過(guò)程引起的損耗。d)最大放電深度8

23、0%為保證蓄電池的使用壽命和電氣性能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在各種運(yùn)行、環(huán)境條件下的最大DOD。e)溫度系數(shù)為1.23蓄電池性能和壽命受溫度影響很大。雖然控制器設(shè)有運(yùn)行參數(shù)溫度補(bǔ)償功能，但還應(yīng)考慮溫度影響。2.5.2.3有關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行和安全方面的設(shè)計(jì)系數(shù)A.系統(tǒng)供電可用率99.99%以上。對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，設(shè)計(jì)保證24h連續(xù)供電。B.平均無(wú)故障時(shí)間MTBF。系統(tǒng)可靠性除各組成部件的MTBF影響外，系統(tǒng)的合理化組合也影響系統(tǒng)MTBF。C.太陽(yáng)能組件支架風(fēng)力系數(shù)40m/s考慮西安地區(qū)的風(fēng)速，支架設(shè)計(jì)按照40m/s進(jìn)行計(jì)算。D.設(shè)備容量安全系數(shù)量小值120%系統(tǒng)組成部分1)太陽(yáng)能組件部分太陽(yáng)能組件部分作用是將太陽(yáng)能光

24、能轉(zhuǎn)換為直流電能，也是最為昂貴的設(shè)備，太陽(yáng)光能雖然取之不盡卻有局限性，因此太陽(yáng)能組件的輸出電能來(lái)之不易，為了保證組件發(fā)電有最高效率和最佳的性能，組件的安裝和連接需要一個(gè)非常合理方案。2)蓄電池部分蓄電池是電源的儲(chǔ)能設(shè)備，太陽(yáng)能光伏電源完全在野外使用，環(huán)境條件極為惡劣，溫度會(huì)影響蓄電池的容量和壽命，會(huì)使設(shè)備中斷供電；連續(xù)的陰雨天會(huì)使蓄電池充電不足，也會(huì)影響蓄電池壽命和無(wú)法對(duì)設(shè)備供電。需要選用最好蓄電池，也需要一個(gè)合理的方案來(lái)保護(hù)蓄電池。太陽(yáng)能充放電控制單元部分太陽(yáng)能充放電控制單元，通常被稱(chēng)做能源管理器。太陽(yáng)能充放電控制單元是太陽(yáng)能光伏電源的核心控制設(shè)備，電源系統(tǒng)的核心控制功能都有太陽(yáng)能充放電控制

25、單元來(lái)完成。我們需要它具有滿足要求的智能化控制管理模式。應(yīng)急充電部分為了減少因蓄電池欠壓而造成監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法工作的現(xiàn)象，特別為每臺(tái)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)急充電接口是必須的，而直接使用正常的蓄電池接口是無(wú)法工作的，甚至?xí)龤到y(tǒng)部件。在蓄電池電量報(bào)警后3小時(shí)內(nèi)，以100A以上大電流快速充電。負(fù)載配電部分從控制單元的輸出端口直接向負(fù)載供電是危險(xiǎn)的，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或負(fù)載出現(xiàn)故障，將危及負(fù)載或系統(tǒng)太陽(yáng)能充放電控制單元的安全。因此必須在系統(tǒng)的輸出端設(shè)置負(fù)載配電設(shè)備來(lái)保護(hù)相關(guān)設(shè)備。輔助設(shè)備部分(組件安裝支架、蓄電池防護(hù)井、保溫箱)輔助設(shè)備用來(lái)支撐和保護(hù)系統(tǒng)的主要設(shè)備。優(yōu)質(zhì)的輔助設(shè)備能保證主設(shè)備的安全，延長(zhǎng)主設(shè)備的

26、使用壽命，提高系統(tǒng)的工作效率和可靠性。三監(jiān)控設(shè)備光伏供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1太陽(yáng)能組件部分選型設(shè)計(jì)3.1.1當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣象數(shù)據(jù)1、市北依太行與山西省接壤，南臨黃河與鄭州、洛陽(yáng)相望，地理坐標(biāo)北緯3510-3521，東徑1134，-11326,之間，市屬溫帶季風(fēng)氣候，日照充足，冬冷夏熱、春暖秋涼，四季分明，年平均氣溫12.8C-14.8C,7月最熱，月均氣溫為27-28C，1月最冷，月均氣溫為-3-1C,歷史極端最高43.6C(1966年6月22日)，歷史最低氣溫：-22.4C。太陽(yáng)總輻射在4300MJ/(m2a)5000MJ/(m2a)之間。由于地理位置、降水和云霧遮蔽多寡等多種因素的綜合影響，日照

27、時(shí)數(shù)和日照百分率在總體分布上呈現(xiàn)北多南少的特點(diǎn)。1961年2007年多年平均年日照時(shí)數(shù)在18402400小時(shí)，坐標(biāo)35N113E為2100小時(shí)/年，日平均日照為5.78小時(shí)。省太陽(yáng)輻射分布圖ti腮2400年平均日照時(shí)數(shù)分布圖市太陽(yáng)能供電系統(tǒng)環(huán)境氣象數(shù)據(jù)（參考）地名：市緯度：3511度N經(jīng)度：1134,度E數(shù)據(jù)表：項(xiàng)天總?cè)丈湮?23456789101112平均王天總kWhh/ni21.d31.4L5.82.:18.()3.13.:滋.42.11.71.42.1408日量均舊小時(shí)4.95.15.35.56.17.16.77.26.36.15.145.7833降雨E3數(shù)天2.12.174.26.56

28、.95.88.26.59.37.94.31.45.4916平均氣平均最高度-0.5.27.914.19.44.26.35.39.43.6.80.913.366丨均最-冋度4.87.71420.45.31.65231.24.79.32.6.119.1333.1.3組件安裝傾角選擇太陽(yáng)電池組件安裝傾角應(yīng)保證最大限度地接收日光照射，在一般情況下組件與水平方向的為當(dāng)?shù)鼐暥?10。即在夏季時(shí)為減，在冬季時(shí)為加。如果采用固定角度的支架，則采用當(dāng)?shù)鼐暥葹閮A斜角度。市在北緯35113度之間，地區(qū)的輻照量數(shù)據(jù)顯示，每年12月份平均輻照量值最小，并且年平均輻照量以市1月份的1.3Kwh/mT天為最小，1月份正好是

29、冬至所在月份，陽(yáng)光具有最小的入射角，因此，選擇組件安裝傾角的時(shí)候需要充分照顧該月份太陽(yáng)能組件的發(fā)電量，我們將組件的安裝的安裝角度選擇整數(shù)40度。3.1.4組件需要承受的最大風(fēng)載根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)的調(diào)查表明，在西安地區(qū)的最大風(fēng)速為40米/s,由該風(fēng)速計(jì)算得出的基本風(fēng)壓為1000Pa。3.1.5組件的選型江科系能源科技有限公司在市項(xiàng)目太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中所用的太陽(yáng)能電池組件為JK-15660M型太陽(yáng)能電池組件，單晶硅片的轉(zhuǎn)換效率17%，為一級(jí)產(chǎn)品。其基本參數(shù)如下表：(注：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為環(huán)境溫度25C，太陽(yáng)輻照度為AM1.5,1000W/mJ型號(hào)開(kāi)路電壓VOC(V)短路電流ISC(A)取大輸出工作電壓Vpm(

30、A)取大輸出工作電流Ipm(A)取大功率Pm(W)JK-15660M22.89.2918.68.6160JK-15660M型組件的構(gòu)造參數(shù)型號(hào)晶體類(lèi)型外形尺寸(mm)重量(Kg)單晶電池(片)JK-15660M單晶硅1474*674*3511363.1.615660M單晶硅太陽(yáng)能電池組件(1)單晶硅太陽(yáng)能電池組件組成我公司生產(chǎn)的15660M單晶硅太陽(yáng)能電池組件主要組成部分如圖7-1所示。圖7-1單晶硅太陽(yáng)能組件示意圖電池片：采用高效率(17%以上)的單晶硅太陽(yáng)能電池片封裝，保證太陽(yáng)能電池組件發(fā)電功率充足。EVA膠膜：采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽(yáng)

31、電池組件的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑，具有較高的透光率和抗老化能力。TPT背膜：太陽(yáng)電池組件的背面覆蓋物一氟塑料膜為白色，對(duì)陽(yáng)光起反射作用，因此對(duì)組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當(dāng)然，此氟塑料膜具有太陽(yáng)電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。鋁合金邊框：所采用的鋁合金邊框具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)。低鐵鋼化玻璃：采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱(chēng)為白玻璃)，厚度3.2mm,在太陽(yáng)能電池光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(320-1100nP)透光率達(dá)91%以上，對(duì)于大于1200nP的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光

32、線的輻射，透光率不下降。(2)15660M單晶硅太陽(yáng)能電池組件基本技術(shù)參數(shù)絕緣電壓：250MQ/2000V邊框接地電阻：W1Q迎風(fēng)壓強(qiáng)：2500Pa填充因子：73短路電流溫度系數(shù)：(0.060.01)%/C開(kāi)路電壓溫度系數(shù)：（15510）MV/C最大功率溫度系數(shù)：（0.50.05）%/CNOCT：482C工作溫度：-40C+90C單片轉(zhuǎn)換效率：三17%功率衰減：太陽(yáng)能電池組件質(zhì)保十年內(nèi)功率衰減小于等于10%,二十五年內(nèi)功率衰減小于20。生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T9535測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IEC61215絕緣強(qiáng)度：DC3500V,lmin連接盒：采用滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的電氣連接，采用工業(yè)防水耐溫快速接插，防紫外線阻

33、燃電纜使用壽命：25年抗風(fēng)強(qiáng)度：60m/s（200Kg/m2）表面強(qiáng)度：225g鋼球從1米高度自由落下撞擊組件表面,組件不損壞。3）S185單晶硅太陽(yáng)能電池組件電壓、電流與輻照的關(guān)系曲線圖7-2單晶硅太陽(yáng)能電池組件電壓電流與輻照度關(guān)系曲線（測(cè)試條件：AM1.5,溫度25C標(biāo)準(zhǔn)條件）4）S185單晶硅組件特點(diǎn)S185型太陽(yáng)能電池組件，每個(gè)組件的表面是由72塊單晶硅芯片組成,它們之間能夠排列緊密且間隙小，從而使其面積利用率大大提高。另外，太陽(yáng)電池的每個(gè)芯片上有雙備份的導(dǎo)電錫條，如圖7-3所示，這樣能夠提高組件的可靠性及發(fā)電效率。圖7-3單晶硅電池組件結(jié)構(gòu)示意圖S185太陽(yáng)電池組件背面如圖7-4所示

34、，匯流盒和太陽(yáng)電池板的連接和電纜進(jìn)出線用的密封構(gòu)件，都能夠防塵防水；在匯流盒內(nèi)部有旁路二極管，能減少功率損失或局部陰影而引起的損害；太陽(yáng)電池組件彼此之間具有電氣和機(jī)械的可互換性，某一太陽(yáng)電池組件需移動(dòng)和更換時(shí)，無(wú)需特殊工具，在現(xiàn)場(chǎng)就很容易完成。匯流盒密封膠圈密封膠密封構(gòu)件圖7-4單晶硅電池組件接線盒示意圖3.2太陽(yáng)能專(zhuān)用閥控式密封膠體蓄電池根據(jù)本次技術(shù)文件要求,關(guān)于蓄電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下類(lèi)型：密封閥控免維膠體蓄電池；容量：200Ah；額定電壓12VDC；蓄電池個(gè)數(shù)：1節(jié)；蓄電池采用氣相二氧化硅配置的硫酸凝膠電解質(zhì)，在環(huán)境溫度在-20C-50C時(shí)為固體凝膠電解質(zhì)，無(wú)酸分層現(xiàn)象；蓄電池采用膠體電池專(zhuān)用

35、高分子微孔IGM隔板進(jìn)行組裝；高低溫工作性能：-10C條件下蓄電池10h容量保留率不低于70%,40C時(shí)充放電效率不低于95%；防爆性能：蓄電池槽采用高強(qiáng)度ABS材料制造；安全閥采用EPDM橡膠材料制造，可自動(dòng)開(kāi)啟；蓄電池壽命：蓄電池在環(huán)境溫度-10C-50C條件時(shí)，能滿足正常使用要求連續(xù)工作3年蓄電池容量衰減不超過(guò)30%，蓄電池在環(huán)境溫度20C浮充壽命大于15年；本系統(tǒng)選用容量是200AH,電壓為12V的膠體蓄電池6-CNF，具體介紹如下：1)6-CNF產(chǎn)品樣圖回詐r冷光伏儲(chǔ)能膠體蓄電池6-CNF-250(42V250Ah)蘇訓(xùn)江科新能源科技有限公司圖江科閥控式密封鉛膠體電池示意圖(2)6-

36、CNF產(chǎn)品特點(diǎn)我們選用了太陽(yáng)能儲(chǔ)能專(zhuān)用6-CNF(12V)系列閥控膠體蓄電池。6-CNF系列蓄電池具有非常良好的循環(huán)能力，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均超過(guò)BSEN61427歐洲標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)來(lái)定具體型號(hào)為：6-CNF其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：采用Pb-Ca-Sn多元合金壓鑄成型的管式正極板意大利制造的ABS槽蓋特殊結(jié)構(gòu)密封嵌銅芯復(fù)合極柱電解液密度1.240g/cm(20C)浮充充電電壓:2.25V/單體(20C)均充充電電壓:2.35V/單體(20C)使用溫度范圍:-20C+50C6-CNF型號(hào)的太陽(yáng)能系統(tǒng)用12V固定防酸蓄電池不同放電率容量如下:基本規(guī)格型號(hào)6-CNF電壓(V)12V容量(AH)150特

37、點(diǎn)CN系列膠體蓄電池(OPzV)產(chǎn)品執(zhí)行德國(guó)DIN40742標(biāo)準(zhǔn)及IEC60896-2標(biāo)準(zhǔn)，從200Ah-3000Ah共14個(gè)規(guī)格。外觀參數(shù)標(biāo)配重量(Kg)32.5標(biāo)配尺寸(mm)211X176X365充電電壓與環(huán)境溫度曲線3)6-CNF系列膠體蓄電池循環(huán)壽命曲線130腹血軸殖ft3起黑卯旌圖7-66-CNF系列電池循環(huán)壽命曲線4）6-CNF規(guī)格參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)型號(hào)6-CNF標(biāo)稱(chēng)電壓12V單體個(gè)數(shù)6參考質(zhì)里49.6/109.35kg/lbs外形尺寸（mm）211*175*365質(zhì)量比能32.26Wh/kg體積比能78.18Wh/dm3JK-SC24/12型智能控制器3.3.1控制器功能特點(diǎn)（1）M

38、PPT控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)太陽(yáng)能板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值（VI）,使系統(tǒng)以最大功率輸出對(duì)蓄電池充電。應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)太陽(yáng)能電池板、蓄電池、負(fù)載的工作。（2）MPPT控制器主要功能：檢測(cè)主回路直流電壓及輸出電流，計(jì)算出太陽(yáng)能陣列的輸出功率，并實(shí)現(xiàn)對(duì)最大功率點(diǎn)的追蹤。擾動(dòng)電阻R和MOSFET串連在一起，在輸出電壓基本穩(wěn)定的條件下，通過(guò)改變MOSFET的占空比，來(lái)改變通過(guò)電阻的平均電流，因此產(chǎn)生了電流的擾動(dòng)。同時(shí)，光伏電池的輸出電流電壓亦將隨之變化，通過(guò)測(cè)量擾動(dòng)前后光伏電池輸出功率和電壓的變化，以決定下一周期的擾動(dòng)方向，當(dāng)擾動(dòng)方向正確時(shí)太陽(yáng)能光能板輸出功率增加，下周期繼續(xù)朝同一方

39、向擾動(dòng)，反之，朝反方向擾動(dòng)，如此，反復(fù)進(jìn)行著擾動(dòng)與觀察來(lái)使太陽(yáng)能光電板輸出達(dá)最大功率點(diǎn)。3.3.2控制器性能參數(shù)控制器額定電壓：12/24v自適應(yīng)控制器額定充電電流：20A控制器額定放電電流：20A充滿切斷電壓值：13.9v14.8v;27.8v29.6v;虧電斷開(kāi)電壓值：10.5v11v;21v22v;恢復(fù)連接電壓值：13v13.3v;26v26.6v;蓄電池過(guò)充報(bào)警電壓值：13.9v14.8v;27.8v29.6v;蓄電池過(guò)放報(bào)警電壓值：10.5v11v;21v22v;蓄電池過(guò)充報(bào)警恢復(fù)電壓：13v13.3v;26v26.6v;蓄電池過(guò)放報(bào)警恢復(fù)電壓：12.5v13v;25v26v;溫度補(bǔ)

40、償系數(shù)：-5mv/C7mv/C控制器自身?yè)p耗：W15MA控制器充電回路壓降：0.2v0.3v控制器放電回路壓降：0.1v0.2v工作溫度：-40C+60C控制器有外部充電電源接口，應(yīng)急充電接口額定電流2300A快速充電功能：電池電壓低于一定值時(shí)，快速充電功能自動(dòng)開(kāi)始，控制器將提高電池的充電電壓，當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到理想值時(shí)開(kāi)始快速充電倒計(jì)時(shí)程序，定時(shí)時(shí)間到后退出快速充電狀態(tài)?？刂破髋溆袠?biāo)準(zhǔn)通訊接口和數(shù)據(jù)線，可將控制器與串口設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)將內(nèi)置的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的充放電數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。充電循環(huán)設(shè)定：SOC控制，具有過(guò)放、過(guò)沖保護(hù)及正、負(fù)極反接及短路保護(hù)；4組預(yù)設(shè)充電程序?？刂破骶哂型ㄐ臨S232數(shù)據(jù)

41、傳輸接口，可以構(gòu)成在線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，由監(jiān)控中心統(tǒng)一控制管理，具有數(shù)據(jù)記錄、查詢、采集方式調(diào)整、聲光報(bào)警等功能,監(jiān)控軟件支持WINDOWSXP/2000等操作系統(tǒng)。3.3.3控制器規(guī)格參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓12，24，48BAT+到BAT-最大電壓100VBAT+到BAT-最大短時(shí)電壓120VBAT+到SOL-最大電壓100VLOAD-到BAT-最大電壓60V“G”端子到BAT-最大電壓60VB-端子到BAT-最大電壓+/-10V最大連續(xù)充電電流（SOL-）20（20,40，60）A最大連續(xù)負(fù)載電流（LOAD-）20A最大短期負(fù)載電流20A溫度傳感器范圍-550C最大儲(chǔ)存/操作溫度70C儀表精確度

42、+/-2%+/-1，數(shù)字顯示使用溫度-25C50C重量320g太陽(yáng)電池方陣支架設(shè)計(jì)3.4.1概述為防止用于室外支撐太陽(yáng)電池的支架受到腐蝕而威脅到整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行,采用表面噴塑處理的50*50*5熱鍍鋅角鋼材料作為太陽(yáng)電池方陣的支架。由于太陽(yáng)電池方陣占用一定的面積，考慮到當(dāng)?shù)貢?huì)有瞬時(shí)的大風(fēng)，將方陣分成若干個(gè)單元（由3塊組件豎放排列，如圖所示），單元之間留有一定得通風(fēng)間隙，這樣可以將方陣的受力減輕。在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮的主要因素是：支架及組件的自重大小、風(fēng)壓情況、積雪作用和地震等。通過(guò)計(jì)算確定選用材料的材質(zhì)及強(qiáng)度規(guī)格，從而保證太陽(yáng)電池方陣安全與可靠地使用，確保太陽(yáng)電池方陣的使用壽命達(dá)到預(yù)期

43、的要求。3.4.2設(shè)計(jì)條件（1）采用固定荷重G和因風(fēng)雨產(chǎn)生的風(fēng)壓荷重W的短期復(fù)合荷重。（2）沒(méi)有積雪的一般地區(qū)，最大風(fēng)速設(shè)定為40m/s.3.4.3強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算因從支架前面吹來(lái)（順風(fēng)）的風(fēng)壓和從支架后面吹來(lái)（逆風(fēng)）的風(fēng)壓引起的材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲量，支撐臂的壓縮以及拉伸強(qiáng)度，安裝螺栓的強(qiáng)度等，并確認(rèn)強(qiáng)度。1.結(jié)構(gòu)材料角鋼框及支撐臂采用L50X50Xt5,因此截面二次力矩IM和截面系數(shù)Z有熱軋成型鋼的截面特性得下面數(shù)值。因?yàn)槭堑冗呏苯切弯?，取X軸Y軸向的任何方向都是同樣的數(shù)值。IM=11.21cm4Z=3.13cm32.荷重計(jì)算（1）固定荷重（G）組件荷重：GM=12.0kgx2x9.8m/s2

44、=235.2N角鋼框自重：Gk1=3.77kg/mx1.53mx2x9.8m/s2=113N鋼架自重：Gk2=3.77kg/mx3.0mx2x9.8m/s2=222N其他結(jié)構(gòu)材料等:Gk3=10kgx9.8m/s2=98N固定荷重G=Gm+Gk1+Gk2+Gk3=668.2N(2)風(fēng)壓荷重(W)假設(shè)從陣列前面出來(lái)的風(fēng)(順風(fēng))的風(fēng)壓荷重W(N)=1/2x(CwxPxv02xS)xaxIxJCw風(fēng)力系數(shù)=1.028P空氣密度=1.274N.s2/m4v0風(fēng)速=40m/sS受風(fēng)面積=1.2X1.3=1.56(m2)a高度補(bǔ)償系數(shù)=(11/10)1/5=1.048I用途系數(shù)=假設(shè)為通常的太陽(yáng)能光伏發(fā)電

45、系統(tǒng),系數(shù)為1.0J環(huán)境系數(shù)=假設(shè)為像海面上那樣沒(méi)有障礙物的平坦地,系數(shù)1.15W(N)=1/2X1.028X1.274X402X1.56X1.048X1.0X1.151970N從陣列后面吹來(lái)的風(fēng)(逆風(fēng))的風(fēng)壓荷重W，(N),風(fēng)力系數(shù)變更為Cw風(fēng)力系數(shù)=1.382W，(N)=1/2X1.382X1.274X402X1.56X1.048X1.0X1.15=2648N該風(fēng)壓荷重對(duì)太陽(yáng)能電池陣列為上吹荷重(揚(yáng)力)作用。(3)總荷重順風(fēng)時(shí)：G+W=668.2+1970=2638.2N逆風(fēng)時(shí):G-W=668.2-2648=-1979.8N3、角鋼框架如圖所示：認(rèn)為是受到均布荷重的懸空橫梁。從A點(diǎn)到C點(diǎn)間

46、均布7STAB只對(duì)A-B間部分的簡(jiǎn)支梁考慮。4、A-B間的彎曲應(yīng)力順風(fēng)時(shí)A-B點(diǎn)上發(fā)生的彎曲力矩荷重作用，為使角鋼框架不被破壞地找平衡，在A點(diǎn)、B點(diǎn)上產(chǎn)生對(duì)荷重的反作用力和力矩。作用于A、B點(diǎn)的反作用力，和作用在B、C點(diǎn)的反作用力完全相同，即M=WL2/81W-單位長(zhǎng)度的荷重=2638.2/1.531725(N/m)L-跨距長(zhǎng)=0.765m所以，Ml.=1725X0.7652/8127(N.m)應(yīng)力。1=M/Z因?yàn)榻卿摽蚣苁褂肔50X50Xt5,所以截面系數(shù)Z=3.13cm2角鋼框左右共2根，。1變?yōu)?/2，即o1=127X100/(3.13X2)=2029(N/cm2)由于所使用材料Q235

47、的彎曲允許應(yīng)力為15800N/cm2，則有(2029/15800)1,所以是安全的。逆風(fēng)時(shí)A-B點(diǎn)上發(fā)生的彎曲力矩M2=1979.8X0.7652/(1.53X8)95(N.m)應(yīng)力o2=95X100/(3.13X2)=1518(N/cm2)(1518/15800)1，所以是安全的。5、A-B間的彎曲順風(fēng)時(shí)，角鋼框架的彎曲&1=5PTXL3/(384XEXIM)PT-總荷重=2638.2NE-材料的縱向彈性系數(shù)=20.6X106N/cIM-截面二次力矩=11.21cm4聲2=5x2638.2x76.53/(384x20.6x106x(11.21x2)0.034(cm)對(duì)于跨距長(zhǎng)76.5cm，最

48、大的位移量0.034cm，因此它的比為0.134/300，這與鋼結(jié)構(gòu)的材料彎曲允許界限值1/300比較小，不成問(wèn)題。逆風(fēng)時(shí)，總荷重=1979.8N角鋼框架的彎曲=5x1979.8x76.53/(384x20.6x106x(11.21x2)0.025(cm)對(duì)于跨距長(zhǎng)76.5cm,最大位移量0.025cm,因此它的比為0.098/300,這與鋼結(jié)構(gòu)的材料彎曲允許界限值1/300比較小，不成問(wèn)題。6、支撐臂的壓曲與截面寬度比較長(zhǎng)度長(zhǎng)的支柱應(yīng)當(dāng)受到壓縮時(shí)，彎曲破壞的幾率高于壓縮破壞。這稱(chēng)為柱的壓曲，此時(shí)的荷重稱(chēng)為壓曲荷重。如圖所示支撐臂結(jié)構(gòu)的壓曲。壓曲荷重(歐拉公式)PNxZxExIm/lPK壓曲荷重(N)N由兩端的支撐條件決定的系數(shù)，兩端合葉鉸接的場(chǎng)合為1.0E材料的縱向彈性系數(shù)=20.6x106N/cIM截面二次力矩=11.21cm4L軸長(zhǎng)=113.7cmPK=1.0 xn2x20.6x106xll.21/113.72176121(N)支撐臂有2根，每根承擔(dān)的總荷重為2638.2/21320(N),因而(1320/176121)1,所以安全。7、支撐臂的拉伸強(qiáng)度逆風(fēng)的場(chǎng)合，風(fēng)壓