太阳能LED照明路灯的光伏系统中，太阳能电池板的面积与其输出功率间的换算关系是什么?

【专家解说】：1、系统介绍 1.1 系统基本组成简介 系统由太阳能电池组件部分(包括支架)、LED灯头、控制箱 (内有控制器、蓄电池)和灯杆几部分构成;太阳能电池板光效达127Wp/m2效率较高对系统抗风设计非常有利;灯头部分1W白光LED和1W黄光LED集成于印刷电路板上排列定间距点阵作平面发光源 控制箱箱体锈钢材质美观耐用;控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池由于其维护少故又被称免维护电池有利于系统维护费用降低;充放电控制器设计上兼顾了功能齐备(具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等)与成本控制实现高性价比 1.2 工作原理介绍 系统工作原理简单利用光生伏特效应原理制成太阳能电池白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化电能输出经过充放电控制器储存蓄电池夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右充放电控制器侦测电压值动作蓄电池对灯头放电蓄电池放电8.5小时充放电控制器动作蓄电池放电结束充放电控制器主要作用保护蓄电池 2、系统设计思想 太阳能路灯设计与般太阳能照明相比基本原理相同需要考虑环节更多下面香港真明丽集团有限公司款太阳能LED大功率路灯例分几方面做分析 2.1 太阳能电池组件选型 设计要求:广州地区负载输入电压24V功耗34.5W每天工作时数8.5h保证连续阴雨天数7天 ⑴ 广州地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2经简单计算广州地区峰值日照时数约3.424h; ⑵ 负载日耗电量 = = 12.2AH ⑶ 所需太阳能组件总充电电流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A 里两连续阴雨天数之间设计短天数20天1.05太阳能电池组件系统综合损失系数0.85蓄电池充电效率 ⑷ 太阳能组件少总功率数 = 17.2×5.9 = 102W 选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp标准电池组件应该保证路灯系统年大多数情况下正常运行 2.2 蓄电池选型 蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件峰瓦数要简单 根据上面计算知道负载日耗电量12.2AH蓄电池充满情况下连续工作7阴雨天再加上第晚上工作蓄电池容量: 12.2×(7+1) = 97.6 (AH)选用2台12V100AH蓄电池满足要求了 2.3 太阳能电池组件支架 2.3.1 倾角设计 了让太阳能电池组件年接收太阳辐射能尽能多我们要太阳能电池组件选择佳倾角 关于太阳能电池组件佳倾角问题探讨近年来些学术刊物上出现得少本次路灯使用地区广州地区依据本次设计参考相关文献资料[1]选定太阳能电池组件支架倾角16o 2.3.2 抗风设计 太阳能路灯系统结构上需要非常重视问题抗风设计抗风设计主要分两大块电池组件支架抗风设计二灯杆抗风设计下面按上两块分别做分析 ⑴ 太阳能电池组件支架抗风设计 依据电池组件厂家技术参数资料太阳能电池组件承受迎风压强2700Pa若抗风系数选定27m/s(相当于十级台风)根据非粘性流体力学电池组件承受风压只有365Pa所组件本身完全承受27m/s风速而至于损坏所设计关键要考虑电池组件支架与灯杆连接 本套路灯系统设计电池组件支架与灯杆连接设计使用螺栓杆固定连接 ⑵ 路灯灯杆抗风设计 路灯参数下: 电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm 图3焊缝所面即灯杆破坏面灯杆破坏面抵抗矩W 计算点P灯杆受电池板作用荷载F作用线距离PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m所风荷载灯杆破坏面上作用矩M = F×1.545 根据27m/s设计大允许风速2×30W双灯头太阳能路灯电池板基本荷载730N考虑1.3安全系数F = 1.3×730 = 949N 所M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m 根据数学推导圆环形破坏面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3) 上式r圆环内径δ圆环宽度 破坏面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3) =π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3 =88.768×10-6 m3 风荷载破坏面上作用矩引起应力 = M/W = 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa 其215 MpaQ235钢抗弯强度 所设计选取焊缝宽度满足要求只要焊接质量能保证灯杆抗风没有问题 2.4 控制器 太阳能充放电控制器主要作用保护蓄电池基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等 蓄电池防过充、过放保护电压般参数表1当蓄电池电压达设定值改变电路状态 选用器件上目前有采用单片机也有采用比较器方案较多各有特点和优点应该根据客户群需求特点选定相应方案此详述 2.5 表面处理 该系列产品采用静电涂装新技术FP专业建材涂料主满足客户对产品表面色彩及环境协调致要求同时产品自洁性高、抗蚀性强耐老化适用于任何气候环境加工工艺设计热浸锌基础上涂装使产品性能大大提高达了严格AAMA2605.2005要求其指标均已达或超过GB相关要求 3、结束语 整体设计基本上考虑了各环节;光伏组件峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前通用设计方法设计思想比较科学;抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析分析比较全面;表面处理采用了目前先进技术工艺;路灯整体结构简约而美观;经过实际运行证明各环节之间匹配性较好 目前太阳能LED照明初投资问题仍困扰我们主要问题太阳能电池光效逐渐提高而价格会逐渐降低同样地市场上LED光效快速地提高而价格却降低与太阳能再生、清洁无污染及LED环保节能相比常规化石能源日趋紧张并且使用对环境会造成了日益严重污染所太阳能LED照明作种方兴未艾户外照明展现给我们无穷生命力和广阔前景 户用光伏电源产品质量直接关系用户利益目前我们国家有标准;GBT19064~2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法对户用光伏电源产品(下简称产品)进行评价该标准产品部件提出了相关技术要求对组装成体产品整体性没有评价标准 2004年10月lEC颁布了国际标准IEC62124独立光伏系统设计验证(PhotovOItaic(PV1standa10nesystems-Des_gnvermcation)该标准制定了对独立光伏系统设计进行验证试验程序及系统设计验证技术要求从而对系统整体性能进行评估 标准范围和目 IEC62124标准所包括技术性能测试方法和程序适用于独立光伏发电系统独立光伏系统由多部件组成即使部件符合技术和安全标准整系统技术指标否满足设计要求仍需进步验证该标准验证了系统设计和性能并对系统性能进行评估 系统性能试验要求和抽样 系统应依据本标准试验程序进行性能试验试验进行测试者应严格遵守制造商操作、安装和连接指示性能试验进行室外试验也进行室内试验试验现场室外测试条件和标准模拟室外条件相似进行室外试验差别大则建议做室内试验试验条件能够覆盖系统被设计和使用主要气候区试验需要同型号系统抽取两样品有系统任何种试验合格另满足标准要求系统重新接受整相关试验系统也合格该设计被认达验证要求 系统性能试验系统性能试验共分三阶段:预处理、性能试验、大电压时负载运行适用性