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基于LED的离网式太阳能照明系统的设计
发表于:2019-04-16 14:19:55
来源:电源网

太阳能光伏发电可以直接将太阳能转化为电能,是一种清洁、低碳获取电能的新技术,也是太阳能众多利用方式中非常重要并且很有发展前景的技术。人们很早就尝试将太阳能发电技术应用在照明上。近几年,随着LED技术的快速发展和太阳能组件的价格持续下降,基于LED的太阳能照明得到了越来越多的应用。这其中,离网式照明系统以其免维护、无需铺设电缆、低运营成本等特点越来越受到人们的关注。

一、基于LED的离网式太阳能照明系统得到广泛应用

如今,在接近70亿的人口中大约有40亿由于经济收入比较低而被划为“收入金字塔”底层。他们的电力设施不完备,其照明以燃油为主。这其中有大约16亿的人口完全没有电力设施,其照明依赖于燃油照明,比如煤油灯、蜡烛灯。据统计,燃油照明每年会消耗大约770亿升的燃油,相应的花费大约为380亿美元。

蜡烛、煤油灯等光源不仅亮度低,易着火,便携性差,有烟雾,而且运行成本高。基于LED的离网式太阳能照明系统以其安全、便携、免维护和免运行成本等特点,成为这一市场的理想解决方案。

在建设新农村中,很多农村的公共道路可以采用这种照明系统。由于它不需要铺设电缆,并且属一次性投入,免维护和免运营成本,所以这种系统在中国很多的农村建设中得到了推广,比如气候组织联合壹基金推行的“千村计划”。较使用前,这些系统大大方便了这些村庄居民的晚间户外活动。其它比如庭院灯也可见离网照明系统的身影。此外,离网照明也成为了某些专业道路照明的备选方案。

二、离网式太阳能照明系统简介

太阳能组件:太阳能组件是整个系统的能量转化器,它可以将太阳光转化成电能。根据材料不同,太阳能组件包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs,CIGS等。由于价格、技术等原因,90%以上的应用都采用了单晶硅或者多晶硅的太阳能组件。

充放电控制器:一方面,此控制器会将太阳能组件发的电存储在系统中的储能单元,比如充电电池中。另一方面,此控制器还会控制存储了电能的电池可控的将电能提供给系统中的负载,也就是照明系统。电池的充放电保护是其必须具备的功能。为了将太阳能组件收集到的太阳光最大程度的转化成电能存储在电池中,有些控制器会有最大功率跟踪功能。好的充放控制器可以在一定程度上节省太阳能组件并且可以延长充电电池的使用寿命。

充电电池:它存储太阳能组件发的电能同时为照明系统提供能量供应。铅酸电池、镍氢电池、甚至磷酸锂铁电池都可以得到应用。考虑到成本、稳定性等,铅酸电池和镍氢电池为最主要的选择。

照明系统:通常它包括发光光源,比如LED或LED阵列、光源驱动、灯具等。有些照明系统还包括了环境参数探测器件,人机交互的接口等。

三、离网太阳能照明系统设计

1.设计准则

由于离网式太阳能照明系统是完全独立式系统,太阳能是其唯一能量来源,所以其必须基于“最恶劣”工作条件展开设计。对于选定的区域或地点来说,最恶劣工作条件主要指“最恶劣”季节,即“冬季”的月份,比如北半球大概是12月、1月份,而南半球则为6月、7月份。原因为:

(1)黑夜最长,也就是说照明时间最长(如果要求整个夜晚都要照明的话),相应的能耗最大;

(2)白天最短,也就是太阳辐射时间最短,并且太阳辐射强度也小,所以相应的辐射能最小,太阳能组件的发电量最少;

(3)冬天最冷,蓄电池的可使用容量也最小。

索比光伏网(solarbe.com)责任编辑:杨然

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