[光伏发电]太阳能电源的研究设计s0y0 发表于 2006-9-5 9:09:00
水情遥测系统采集数据测量站点不少处于地形环境十分复杂、交通不便、传输距离远、无电网供电的地方。作者在设计完成的一点二址的水情遥测系统中，对其中的一站点电源设计选用太阳能对蓄电池进行浮充的电源方案，现介绍如下。
首先，数据采集仪器应采用低功能耗的。
其次，选择的太阳能发电板和蓄电池应是经济、可靠性的。既要防止太阳能发电板在阴雨期容量不够，达不到测量目的，又要避免容量过大，造成浪费。
一、关于硅太阳能发电板容量
硅太阳能发电板容量是指平板式太阳能板发电功率WP。太阳能发电功率量值取决于负载24h所能消耗的电力 H(WH)，由负载额定电源与负载24h所消耗的电力，决定了负载24h消耗的容量P(AH)，再考虑到平均每天日照时数及阴雨天造成的影响，计算出太阳能电池阵列工作电流IP(A)。
由负载额定电源，选取蓄电池公称电压，由蓄电池公称电压来确定蓄电池串联个数及蓄电池浮充电压VF (V)，再考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压VT (v)及反充二极管P-N结的压降VD(V)所造成的影响，则可计算出太阳能电池阵列的工作电压VP(V)，由太阳电池阵列工作电源IP(A)与工作电压VP(V)，便可决定平板式太阳能板发电功率WPW，从而设计出太阳能板容量，由设计出的容量WP与太阳能电池阵列工作电压VP，确定硅电池平板的串联块数与并联组数。
太阳能电池阵列的具体设计步骤如下：
１.计算负载24h消耗容量P。
P=H/V
V——负载额定电源
2.选定每天日照时数T(H)。
3.计算太阳能阵列工作电流。
IP=P(1 Q)/T
Q——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00
4.确定蓄电池浮充电压VF。
镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4～1.6V和2.2V。
5.太阳能电池温度补偿电压VT。
VT=2.1/430(T-25)VF
6.计算太阳能电池阵列工作电压VP。
VP=VF VD VT
其中VD=0.5～0.7
约等于VF
7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ平板式太阳能电板。
WP=IP×UP
8.根据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。
二、关于蓄电池的容量计算
蓄电池的容量由下列因素决定：
1.蓄电池单独工作天数。在特殊气候条件下，蓄电池允许放电达到蓄电池所剩容量占正常额定容量的20%。
2.蓄电池每天放电量。对于日负载稳定且要求不高的场合，日放电周期深度可限制在蓄电池所剩容量占额定容量的80%。
3.蓄电池要有足够的容量，以保证不会因过充电所造成的失水。一般在选蓄电池容量时，只要蓄电池容量大于太阳能发电板峰值电流的25倍，则蓄电池在充电时就不会造成失水。
4.蓄电池自身漏掉的电能。随着电池使用时间的增长及电池温度的升高，自放电率会增加。对于新的电池自放电率通常小于容量的5%，但对于旧的质量不好的电池，自放电率可增至每月10%～15%。
在水情遥测系统中，连续阴雨天的长短决定了蓄电池的容量，由遥测设备在连续阴雨天中所消耗能量安时数加上20%因子，再加上10%电池自放电能安时数，便可计算出蓄电池的容量源。
按照两种容量方案的计算，作者计算完成了太阳能电源的设计：
1.测站的主要参数：
每隔5min发射一次数据，发射时间2Sec；
发射机输入电压DC13.8V，输出电流5A；
当地日照时数7～8h。
2.测站蓄电池容量经计算得出为38AH。
3.测站太阳能电池容量阵列输出功率WP W为25～35w。
综合以上结果，太阳能电源设计值为：
蓄电池：采用铅酸蓄电池，容量38AH，采用2个容量20AH并联形式；太阳能电池阵列：输出功率25～35W，采用标准块板一块输出容量25～38W，一块正好。
三、太阳能电源安装使用中注意的问题
1.阵列板选择安装在周围无高大建筑物、树木、电线杆等无遮挡太阳光和避风处。
2.太阳能电池阵列板配套的蓄电池在第一次使用时，要先充电到额定容量，不可过充或过放。
3.注意定期的维护工作。此电源系统经济可靠，安装方便，利于维护，在实践中取得了满意的效果。
