《光伏發(fā)電系統(tǒng)集成》課件-項目二：太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計

太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計匯報人：代用名日期：2018年11月目錄任務(wù)提出任務(wù)解析獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏控制器1234蓄電池5768任務(wù)實施系統(tǒng)安裝與調(diào)試應(yīng)用案例1任務(wù)提出

太陽能路燈使用太陽能光伏電池提供電能，實現(xiàn)了真正意義的綠色環(huán)保節(jié)能照明。適用于城市道路、人行道、廣場、學(xué)校、公園、庭院、居住區(qū)、廠區(qū)以及其他需要室外照明的場所。

圖2-1太陽能路燈

本項目要求設(shè)計一套在新疆烏魯木齊使用的太陽能路燈照明系統(tǒng)，路燈為40W的LED燈，每天工作10個小時，

如圖2-1所示2任務(wù)解析

太陽能路燈系統(tǒng)的工作原理是利用太陽能光伏組件吸收太陽光并轉(zhuǎn)換為電能通過控制器存儲到蓄電池中，當(dāng)夜晚來臨時（或天空亮度不夠時）控制器再控制蓄電池給高效節(jié)能LED燈光源供電，實現(xiàn)環(huán)境照明。系統(tǒng)由燈桿、太陽能光伏組件、蓄電池、太陽能控制器以及光源（燈具）組成，如圖2-2所示。本項目的重點是設(shè)計原則是考慮可靠性及經(jīng)濟性，在滿足負(fù)載用電需要的前提下，確定最少的太陽能電池組件和蓄電池容量。圖2-2太陽能路燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成3獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)分類

獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)不與公用電網(wǎng)相連接，也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。其受日照條件、溫度、云層、風(fēng)沙等氣象條件影響較大，為了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)能穩(wěn)定運行，在系統(tǒng)中除太陽電池組件方陣以外，還需具備一定的儲能元件，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)行使用的常規(guī)儲能元件一般為免維護鉛酸蓄電池，另外還需有其他元器件，如光伏控制器、逆變器等，如圖2-3所示:圖2-3獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)組成（2）蓄電池（1）太陽能光伏組件太陽能光伏組件既是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，并送往蓄電池中存儲起來，也可以直接用于推動負(fù)載工作。蓄電池的作用主要是存儲太陽能光伏組件發(fā)出的電能，并可隨時向負(fù)載供電。目前為光伏系統(tǒng)配套使用的主要是免維護鉛酸電池，在小型、微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池或超級電容器。（4）逆變器逆變器是把太陽能電池組件或者蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供應(yīng)給電網(wǎng)或者交流負(fù)載使用的設(shè)備。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負(fù)載供電。（3）光伏控制器光伏控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，其功能主要有防止蓄電池過充電保護、過放電保護、系統(tǒng)短路保護、系統(tǒng)極性反接保護、夜間防反充保護等。在溫差較大的地方，控制器還具有溫度補償?shù)墓δ堋?/p>

無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2-4所示，該系統(tǒng)由光伏組件與用電負(fù)載組成。用電負(fù)載是直流負(fù)載，負(fù)載主要在白天使用，有陽光時就發(fā)電負(fù)載工作，無陽光時就停止工作。系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲能裝置。

1.無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)圖2-4無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)圖2.有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2-5所示。該系統(tǒng)由太陽能光伏組件、控制器、蓄電池以及直流負(fù)載等組成。有陽光時，光伏組件將光能轉(zhuǎn)換為電能供負(fù)載使用，并同時向蓄電池供電儲存電能。夜間或陰雨天，則有蓄電池向負(fù)載供電。

圖2-5有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)3.交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2-6所示。與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，交流光伏發(fā)電系統(tǒng)多一個交流逆變器，把直流電轉(zhuǎn)換成交流電為交流負(fù)載提供電能。交、直流混合系統(tǒng)既能為直流負(fù)載供電，也能為交流負(fù)載供電。

圖2-6交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)4.市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)

所謂市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是在獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以太陽能光伏發(fā)電為主，以普遍220V交流電補充電能為輔，如圖2-7所示。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池和蓄電池的容量都可以設(shè)計得小一些，基本上是當(dāng)天有陽光，當(dāng)天就用太陽能發(fā)的電，遇到陰雨天時就用市電能量進(jìn)行補充。

圖2-7市電互補型光伏發(fā)電系統(tǒng)4光伏控制器光伏控制器基本原理控制器常用電路形式圖2-8常見的光伏控制器

光伏控制器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件之一，具有防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；防止太陽能電池組件或電池方陣、蓄電池極性接反；防止負(fù)載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；具有防雷擊引起的擊穿保護；具有溫度補償?shù)裙δ堋?/p>

光伏控制器可以單獨使用，也可以和逆變器合為一體，常見的光伏控制器如圖2-8所示。大功率控制器圖2-9光伏控制器的原理框圖光伏控制器的基本原理如圖2-9所示，開關(guān)1和開關(guān)2分別為充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)。開關(guān)1閉合時，由光伏組件通過控制器給蓄電池充電；當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過充電時，開關(guān)1能及時切斷充電回路，使光伏組件停止向蓄電池供電；開關(guān)1還能按預(yù)先設(shè)定的保護模式自動恢復(fù)對蓄電池的充電。當(dāng)蓄電池出現(xiàn)過放電時，開關(guān)2能及時切斷放電回路，蓄電池停止向負(fù)載供電，當(dāng)蓄電池再次充電并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的恢復(fù)充電點時，開關(guān)2又能自動恢復(fù)供電。1.并聯(lián)型控制器

并聯(lián)型控制器也叫旁路型控制器，它是利用并聯(lián)在光伏組件兩端的機械或電子開關(guān)器件控制充電過程。當(dāng)蓄電池充滿電時，把光伏電池的輸出分流到旁路電阻器或功率模塊上去，然后以熱的形式消耗掉（泄荷）；當(dāng)蓄電池電壓回落到一定值時，再斷開旁路恢復(fù)充電。

圖2-10采用并聯(lián)型充放電控制器的光伏發(fā)電系統(tǒng)采用并聯(lián)型控制器的光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖2-10所示。控制器由檢測控制電路和開關(guān)器件Tl、T2、VD1、VD2及熔斷器FU等組成。VD1是防反充電二極管，VD2是防反接二極管。T1是控制充電回路中的開關(guān)，T2為控制蓄電池放電的開關(guān)。FU是熔斷器；R為泄荷電阻；檢測控制電路的作用是監(jiān)控蓄電池的端電壓。2.串聯(lián)型控制器

串聯(lián)型控制器是利用串聯(lián)在充電回路中的機械或電子開關(guān)器件控制充電過程。串聯(lián)型控制器的電路原理如圖2-11所示。它的電路結(jié)構(gòu)與并聯(lián)型控制器的電路結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅僅是將開關(guān)器件Tl由并聯(lián)在光伏電池輸出端改為串聯(lián)在蓄電池充電回路中?？刂破鳈z測電路監(jiān)控蓄電池的端電壓，當(dāng)充電電壓超過蓄電池設(shè)定的充滿斷開電壓值時，Tl關(guān)斷，使光伏電池不再對蓄電池進(jìn)行充電，起到防止蓄電池過充電的保護作用。其他元件的用和并聯(lián)型控制器相同。

圖2-11單路串聯(lián)型控制器的電路原理3.脈寬調(diào)制型控制器

脈寬調(diào)制(Pulse-WidthModulation，PWM)型控制器電路原理如圖2-13所示，該控制器通過調(diào)節(jié)脈沖寬度的大小來改變充電電流的大小，當(dāng)蓄電池逐漸趨向充滿時，隨著其端電壓的逐漸升高，PWM電路輸出脈沖的寬度減小，使開關(guān)器件的導(dǎo)通時間減少，充電電流逐漸趨近于零。圖2-13脈寬調(diào)制型（PWM）控制器電路原理所謂最大功率點跟蹤，即是指控制器能夠?qū)崟r測試太陽電池的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓值，使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。將太陽電池的電壓

U

和電流

I檢測后相乘得到功率

P

，然后判斷太陽電池此時的輸出功率是否達(dá)到最大，若不在最大功率點運行，則調(diào)整脈寬，調(diào)制輸出占空比D

,改變充電電流，再次進(jìn)行實時采樣，并做出是否改變占空比的判斷，通過這樣尋優(yōu)過程可保證太陽電池始終運行在最大功率點，以充分利用太陽電池方陣的輸出能量。同時采用

PWM

調(diào)制方式，使充電電流成為脈沖電流，以減少蓄電池的極化，提高充電效率。4.最大功率點跟蹤型控制器

當(dāng)Boost

換器工作在電流連續(xù)條件下時，從式(2-4)可以得到其變壓比僅與占空比

D有關(guān)而與負(fù)載無關(guān)，所以只要有合適的開路電壓，通過改變

Boost

換器的占空比D就能找到與太陽電池最大功率點相對應(yīng)的V1

。圖2-16Boost變換器主電路

MPPT控制系統(tǒng)的DC_DC變換的主電路采用Boosts升壓電路。變換器主電路如圖2-16所示，由開關(guān)管

VT、二極管VD、電感

L

、電容

C組成。工作原理為在開關(guān)管

VT

導(dǎo)通時，二極管VD

反偏，太陽電池陣列向電感

L存儲電能，當(dāng)開關(guān)管

VT斷開時，二極管導(dǎo)通，由電感

L

和電池陣列共同向負(fù)載充電，同時還給電容

C

充電，電感兩端的電壓與輸入電源的電壓疊加，使給出端產(chǎn)生高于輸入端的電壓。Boosts電路輸入輸出的電壓關(guān)系為：5.光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)（1）系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓也叫額定工作電壓，是指光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流工作電壓，電壓一般為12V和24V，中、大功控制也有48V，110V，220V等。（2）最大充電電流最大充電電流是指太陽電池組件或方陣輸出的最大電流，根據(jù)功大小分為5A，6A，8A，10A，12A，15A，20A，30A，40A，50A，70A，100A，150A，200A，250A，300A等多種規(guī)格。（3）太陽電池方陣輸入路數(shù)小功率光伏控制器一般都是單路輸入，而大功率光伏控制器都是由太陽電池方陣多路輸入，一般大功率光伏控制器可輸入6路，最多的可輸入12路、18路。（4）電路自身損耗控制器的電路自身損耗也是其主要技術(shù)參數(shù)之一。為了降低控制器的損耗，提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率，控制器的電路自身損耗要盡可能低?？刂破鞯淖畲笞陨頁p耗不得超過其額定充電電流的1‰

或0.4W。據(jù)電路不同自身損耗一般為5~20MA。

（5）蓄電池的過充電保護電壓（HVD)

蓄電池的過充電保護電壓也叫充滿斷開或過電壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在14.1~14.5v（12v系統(tǒng)），28.2~29v（24V系統(tǒng)）和56.4~57.8（45V系統(tǒng)）之間，典型值分別為14.4v，28.8v，和57.6v。蓄電池過充電保護的恢復(fù)電壓（HVR）一般設(shè)定在13.1~13.4v(12v系統(tǒng)），26.2~26.8（24v系統(tǒng)），52.4~53.6（48v系統(tǒng)）之間，典值分別為13.2v,26.4v和52.8v。（8）溫度補償

蓄電池的過放電保護電壓也叫欠電壓斷開或欠電壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在0.8~11.4v

(12V系統(tǒng)）、21.6~22.8v（24V系統(tǒng)），和43.2~45.6v

(48v系統(tǒng))之間，典型值分別為11.1v,22.2V和44.4v。蓄電池過放電保護的關(guān)斷恢復(fù)電壓(LVR）一般設(shè)定在12.1~12.6

(12v系統(tǒng))、24.2~25.2v

(24v系統(tǒng))和48.4~50.4V（48V系統(tǒng)）之間，典型值分別為12.4v，24.8v和49.6v。（6）蓄電池的過放電保護電壓（LVD)（7）蓄電池的充電浮充電壓蓄電池的充電浮充電壓一般為13.7v（12V系統(tǒng)），27.4v（24V系統(tǒng)）和54.8V（48v系統(tǒng)）。

控制器一般都具有溫度補償功能，以適應(yīng)不同的環(huán)境工作度，為蓄電池設(shè)置更為合理的充電電壓?？刂破鞯臏囟妊a償系數(shù)足蓄電池的技術(shù)要求、其溫度補償值一般為-20~-40mV/℃。（9）工作環(huán)境溫度控制器的使用或工作環(huán)境溫度范圍隨廠家不同一般在-20°C~+50°C之間。

（10）其他保護功能

控制器輸入、輸出短路保護功能?？刂破鞯妮斎搿⑤敵鲭娐范家哂卸搪繁Ｗo電路，提供短路保護功能。5蓄電池鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)與工作原理鉛酸蓄電池的性能參數(shù)圖2-17VRLA電池

光伏發(fā)電儲能裝置是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)一般使用蓄電池作為儲能設(shè)備。白天將太陽能電池輸出的電能貯存起來，夜間為照明負(fù)載或其他用電設(shè)備供電。目前在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，常用的儲能電池及元器件有鉛酸電池，堿性蓄電池，鋰離子蓄電池，鎳氫蓄電池及超級電容器等。目前應(yīng)用最多、使用最廣泛的還是鉛酸電池，堿性蓄電池、鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池及超級電容器因成本昂貴僅僅用于特殊場合光伏電源。

鉛酸蓄電池一般由殼體、極板、隔板、電解質(zhì)、安全閥和接線端子等部分組成，如圖2-18所示。圖2-18鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)1.鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)（1）正負(fù)極板

極板在蓄電池中的作用有兩個：一是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的轉(zhuǎn)換；二是傳導(dǎo)電流。正極活性物質(zhì)主要成分為深棕色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)主要成分為海綿狀鉛（Pb），呈深灰色。（2）隔板（膜）

普通鉛蓄電池采用隔板，而VRLA蓄電池采用隔膜。它的主要作用是：防止正負(fù)極板短路，使電解液中正負(fù)離子順利通過；阻緩正負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落，防止正負(fù)極板因震動而損傷。（3）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）蓄電池的殼體（電池槽、蓋）是由PP塑料、橡膠等材料制成，是盛放正、負(fù)極板和電解液等的容器。（4）電解夜

電解液是蓄電池的重要組成部分，它的作用一是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生溶解和電離，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)；二是起導(dǎo)電作用，蓄電池使用時通過電解液中離子遷移，起到導(dǎo)電作用，使電化學(xué)反應(yīng)得以順利進(jìn)行。它是純濃硫酸和蒸餾水按一定的比例配制面成。（5）安全閥

安全閥是蓄電池的關(guān)鍵部件之一，位于蓄電池頂部，一般由塑料材料制成，作用有兩個：一是安全使用，即在蓄電池使用過程中內(nèi)部產(chǎn)生氣體氣壓達(dá)到安全閥時，安全閥將壓力釋放，以防止產(chǎn)生電池變形、破裂等現(xiàn)象；二是密封作用，當(dāng)蓄電池內(nèi)壓低于安全閥的閉閥壓力時，關(guān)閉安全閥，對蓄電池起到密封作用，阻止空氣進(jìn)入，以防止極板氧化和內(nèi)部氣體酸霧向外泄露等。（6）正負(fù)接線端蓄電池各單格電池串聯(lián)后，兩端單格的正、負(fù)極樁分別穿出蓄電池蓋，形成蓄電池的正、負(fù)接線端，實現(xiàn)電池與外界的連接。正接線柱標(biāo)“＋”或涂紅色，負(fù)接線柱標(biāo)“－”號或涂藍(lán)色、綠色。2.鉛酸蓄電池的工作原理

鉛酸蓄電池的工作原理包括放電和充電兩個過程?？偟幕瘜W(xué)方程式可以用如下方程式表示：（正極）（電解液）（負(fù)極）（放電）（正極）（電解液）（負(fù)極）(充電)鉛酸蓄電池的工作過程為，充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

鉛酸蓄電池的主要性能參數(shù)包括電池電動勢、額定容量、額定電壓、開路電壓、電池內(nèi)阻、放電時率、放電深度、儲存壽命、自放電率等。

蓄電池的電動勢是兩個電極的平衡電極電位之差，蓄電池每單格的標(biāo)稱電壓為2V，實際電壓隨充放電的情況而變化。充電結(jié)束時，電壓為2.5?2.7V，以后慢慢地降至2.05V左右的穩(wěn)定狀態(tài)。

處于完全充電狀態(tài)的鉛酸蓄電池在一定放電條件下，放電到規(guī)定的終止電壓時所能給出的電量稱為電池容量，以符號C表示。常用單位為安培小時，簡稱安·時（A·h）通常在C的下角處標(biāo)明放電時率，如表明10小時率的放電容量。電池容量分為理論容量、實際容量和額定容量。

1.蓄電池的電動勢2.蓄電池的容量3.蓄電池的放電率

根據(jù)蓄電池放電電流的大小，分為時間率和電流率，時間率是指一定放電條件下，放電至放電終了電壓的時間長短。常用時率和倍率表示。根椐IEC標(biāo)準(zhǔn)，放電的時間率有20，10，5，3，1，0.5小時率，分別標(biāo)識為20h，10h，5h，3h，1h，0.5h等。電池放電倍率越高，放電電流越大，放電時間就越短，放出的相應(yīng)容量越少。

電池在常溫下的放電時率是指蓄電池在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下，蓄電池放電到終止電壓時的時間長短，常用時率和倍率兩種表示法。時率是以充放電時間表示的允放電速率，數(shù)值上等于電池的額定容量（安·時）除以規(guī)定的充放電電流所得的小時數(shù)。電池的放電速率是以經(jīng)某一固定電阻放電到終止電壓的時間來表示。放電速率對電池性能的影響較大，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，蓄電池的放電時率有20小時率、10小時率、5小時率、3小時率、1小時率、0.5小時率，分別表示為20h、10h、5h、3h、lh、0.5h。放電時率越大，放電電流越小，放電時間越長。反之，放電時率越小，放電電流越大，放電時間越短。4.放電時率5.蓄電池的終止電壓

終止電壓是指電池放電時電壓下降到不宜再放電時（至少能再反復(fù)充電使用）的最低工作電壓。為了防止損害極板，各種標(biāo)準(zhǔn)中在不同放電倍率和溫度下放電時，都規(guī)定了電池的終止電壓。后備電源系列電池10小時率和3小時率放電的終止電壓為1.80V/單體，1小時率終止電壓為1.75V/單體。由于鉛酸蓄電池本身的特性，即使放電的終止電壓繼續(xù)降低，電池也不會放出太多的容量，但終止電壓過低對電池的損傷極大，尤其是放電達(dá)到0V而又不能及時充電時將大大縮短電池的壽命。6.蓄電池的循環(huán)壽命

蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)（一個周期）。在一定放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命。后備電源一般采用浮充壽命來衡量電池的使用壽命。影響電池循環(huán)壽命的主要因素是產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，其次是維護工作的質(zhì)量。7.蓄電池的內(nèi)阻

蓄電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷地變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷變化。鉛酸蓄電池內(nèi)阻很小，在小電流放電時可以忽略，但在大電流放電時，電壓降損失可達(dá)數(shù)百毫伏，必須引起重視。蓄電池的內(nèi)阻有歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分。歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構(gòu)成，也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配因素有關(guān)。極化內(nèi)阻是由電化學(xué)極化和濃差極化引起的，是電池放電或充電過程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。6任務(wù)實施系統(tǒng)方案設(shè)計光伏組件的選型與計算蓄電池選型計算光伏控制器的選型

在本項目系統(tǒng)設(shè)計中太陽能路燈系統(tǒng)包括太陽能組件、蓄電池、控制器、LED燈、支架系統(tǒng)及其各種配件等，需要進(jìn)行的設(shè)計內(nèi)容如圖2-23所示，在本項目中主要介紹光伏電池組件的選型與計算、控制器的選型、蓄電池的計算與選型等相關(guān)內(nèi)容。圖2-23太陽能路燈設(shè)計方案1.現(xiàn)場勘查

太陽能路燈由于采用太陽電池組件進(jìn)行發(fā)電，對于路燈安裝的具體地點有特殊的要求，太陽能路燈安裝前必須對安裝地點進(jìn)行現(xiàn)場勘查。2.光資源分析圖2-24RETScreen軟件查詢光資源

為某個地區(qū)設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)首先應(yīng)確認(rèn)該地區(qū)的地理位置，太陽光輻射強度以及平均峰值日照時數(shù)。新疆烏魯木齊市位于新疆中部，地處天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，北緯43.45、東經(jīng)87.36，屬于我國太陽能資源較豐富區(qū)（Ⅱ區(qū)），采用RETScreen軟件進(jìn)行光資源查詢，本項目路燈安RETScreen裝地點新疆烏魯木齊1到12月份的峰值日照時數(shù)均有詳細(xì)查詢數(shù)據(jù)，平均峰值日照時間為4.56小時。3.最長連續(xù)陰雨天確定

最長連續(xù)陰雨天數(shù)是指需要蓄電池向負(fù)載維持供電的天數(shù)，也稱為系統(tǒng)自給天數(shù)。對于非重要用戶或帶有發(fā)電機的光伏/風(fēng)力互補系統(tǒng)，最長連續(xù)陰雨天數(shù)的選擇范圍為2~3天。對于沒有備用電源的重要負(fù)載（如移動通信這樣的設(shè)備電源），可定為5-7天。項目中新疆烏魯木齊屬于溫帶大陸性干旱氣候，因此烏魯木齊的最長連續(xù)陰雨天數(shù)選擇2天進(jìn)行計算。4.系統(tǒng)工作電壓確定

太陽能路燈光源的直流輸入電壓作為系統(tǒng)工作電壓，一般為12V或24V，特殊情況下也可以選擇交流負(fù)載，但必須增加逆變器才能工作。選擇交流負(fù)載時，在條件允許的情況下，盡量提高系統(tǒng)電壓，以減少線損。直流輸入電壓的選擇也要兼顧控制器、逆變器等元器件的選型，在本項目中選擇12V系統(tǒng)工作電壓進(jìn)行設(shè)計。5.光伏組件選型計算

這里采用以峰值日照時數(shù)為依據(jù)的簡易計算方法，此種方法主要用于小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速設(shè)計與計算。

式中，光伏組件功率、負(fù)載功率單位為瓦（W）；用電時數(shù)、當(dāng)時峰值日照時數(shù)為小時（h）。損耗系數(shù)主要有線路損耗、控制器接入損耗、光伏組件玻璃表面臟污及安裝傾角不能照顧冬季和夏季等因素?fù)p耗，可根據(jù)需要在1.6~2進(jìn)行選取。這里損耗系數(shù)取1.4，峰值日照時間為4.56小時，路燈功率為40W，每天工作5小時，因此代入公式計算得到電池板功率為

具體電池組件的功率要根據(jù)生產(chǎn)廠家組件的規(guī)格進(jìn)行選擇，這里可以選擇70W的晶體硅電池板，如圖2-25所示。圖2-25電池組件圖片及參數(shù)

項目中使用的電池組件需要安裝在路燈上，應(yīng)該力求電池板面積最小,所以選擇轉(zhuǎn)換效率較高、占用面積較小的晶體硅電池組件。

首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐年幱晏烨闆r確認(rèn)選用的蓄電池類型和蓄電池的存儲天數(shù)，一般北方選擇的存儲天數(shù)為3~5天，西部少雨地區(qū)可以選擇2天，將負(fù)載需要的用電量乘以根據(jù)實際情況確定的連續(xù)陰雨天數(shù)得到初步蓄電池容量。

（2-5）式中電量的單位是A﹒h，如果電量的單位是W﹒h，先將W﹒h折算成A﹒h，折算關(guān)系如下：

負(fù)載為40W，每天工作5小時，系統(tǒng)工作電壓12V，陰雨天選擇兩天，這里選擇放電深度為80%的蓄電池，帶入公式得到蓄電池的容量為40W×5h×2天/0.8/12V=41.67Ah，為了保證系統(tǒng)運行，一般選擇蓄電池要保持一定的余量，蓄電池的電壓與系統(tǒng)工作電壓一致，因此可以選擇12V60Ah的蓄電池，具體型號選擇還需要根據(jù)廠家提供的參數(shù)而定。1.蓄電池容量的計算2.蓄電池串并聯(lián)數(shù)的確定

對于蓄電池的電壓與系統(tǒng)工作電壓不一致的系統(tǒng)，則需要將蓄電池串聯(lián)，串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負(fù)載的標(biāo)稱電壓除以蓄電池的標(biāo)稱電壓，即

假設(shè)上訴方案中選擇6V的蓄電池，則蓄電池的串聯(lián)數(shù)為12V/6V=2，即需要串聯(lián)兩塊蓄電池。如果選擇的一塊蓄電池容量達(dá)不到系統(tǒng)需要，則需要將蓄電池并聯(lián)。蓄電池并聯(lián)數(shù)的計算公式為：假設(shè)上訴方案中選擇的蓄電池為30Ah，則蓄電池的并聯(lián)數(shù)=41.67Ah/30Ah=1.39，選擇2塊。

①具有深循環(huán)放電性能；②循環(huán)使用壽命長；③對過充電、過放電耐受能力強；④具有免維護或少維護的特點；