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文檔簡介
題目要求為你的家鄉(xiāng)地區(qū)設計一套太陽能路燈,燈具功率為30W,每天日落時工開始工作,太陽升起時終止〔平均工作時間計算也可,季節(jié)性變化工作時間最好〕,工作電壓為12伏,蓄電池維持天數(shù)<6天。求太陽電池方陣和蓄電池的容量及方陣傾角是多少?設計思路精確維度:北緯40°39′16″,路燈運行以八月份為例1確定負載的日耗電量QL設工作時間為8小時〔8月份〕2確定蓄電池容量C=Qd+1)=207=140(Ah)選用2組12V/200Ah的蓄電池就可以滿足要求,蓄電池的放電深度大于等于70%選用蓄電池詳情廣州電奧電氣設備產品品牌:捷隆產品規(guī)格:12V鉛酸蓄電池200AH蓄電池產品型號:NP200-12產品產地:中國3確定太陽能電池方陣傾角估算,依據(jù)下表當?shù)鼐暥圈?°
-15°15°-20°25°-30°30°-35°35°-40°>40°方陣傾角β15°ψΨ+5°Ψ+10°Ψ+15°Ψ+20°β約為60.39°4計算太陽能電池方陣β傾角下的輻射量〔MJ·m2〕Sβ=S×sin(α+β)/sinα+D式中:Sβ為β傾角方陣太陽直接輻射分量S—水平面太陽直接輻射總量S=S0〔a+b×N/N0〕式中:S0為天文輻射〔參照于下表〕S0約為410—480〔MJ·m2〕〔安徽省東起東經119.6度,西至東經114.9度,北起北緯34.6度,南至北緯29.4度?!砃為太陽實測日照時數(shù)〔可直接測量〕,N0為太陽可照時數(shù)〔可查表獲得〕,N/N0為日照百分率〔可從地面年報表中獲得〕,N/N0約為〔41—45〕%a、b為待定系數(shù)。a=0.2—0.7b=0.70—0.77α—中午時太陽高度角α=90°-Φ±δΦ為維度δ為太陽赤緯〔北半球取+號〕δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]式中:n—從一年開頭算起第n天的緯度D—散射輻射量〔查閱氣象資料〕影響散射輻射的因素較多,諸如太陽高度、大氣中水汽和塵埃含量、以及各種物理性質等等.含這一切因素的理論計算公式既復雜又不夠精確,所以一般不采用.依據(jù)下表D約為4.4—6.8〔MJ·m2〕〔華緯度北緯28°32'-29海門的經緯度:北緯31.53成都,龍泉北緯30.67〕5計算方陣電流:Tm=(RβmWh/cm2)/(100mW/cm2)式中:Tm—為平均峰值日照時數(shù)Imin=Q/(Tm×η1×η2)式中:Imin—方陣最小輸出電流η1—蓄電池充電效率=0.85η2—方陣外表灰塵遮散損失Imax=Q/(Tmin×η1×η2)充電電流I=S×1.05/h/0.85/0.9S—水平面太陽直接輻射總量1.05為太陽能充電綜合損失系數(shù)6確定方陣工作電壓V=Vf+Vd+Vt式中:Vf—蓄電池浮充電壓〔25℃〕單體浮充電壓為14VVd—線路電壓損耗Vd=0.5—0.7VVt—溫補償電壓Vt=0.003×(T-25)T為太陽能電池組工作溫度60V=14.75V7太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)NsNs=V/Vm式中:Vm為太陽能單片電池的工作電壓400mVNs=14.705/0.4=36.7Ns=378太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np方案一Np=QL×ηc×ηf/〔J×T〕QL為負載日平均耗電量,為工作電流乘以日工作小時數(shù);20AhΗc充電修正參數(shù)1.11Ηf光的損失修正1.31J單體電池在選定工作電壓下實際電流值0.26AT平均每天日照時數(shù)6小時Np=290.8Np=30方案二在確定NP之前,我們先確定其相關量的計算。①將太陽能電池方陣安裝地點的太陽能日輻射量Sβ〔MJ·m2〕,轉換成在標準光強下的平均日輻射時數(shù)H
H=Sβ×2.778/h〔3〕式中:2.778/〔h?m2/kJ〕為將日輻射量換算為標準光強〔1000W/m2〕下的平均日輻射時數(shù)的系數(shù)。H=824.1215②太陽能電池組件日發(fā)電量QpQp=Ioc×H×Kop×CzAh(4)式中:Ioc為太陽能電池組件最正確工作電流;Ioc=13.31Kop為斜面修正系數(shù)0.885Cz為修正系數(shù),主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失,一般取0.8。Qp=1713.2Ah③兩組最長連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)Nw,此數(shù)據(jù)為本設計之獨特之處,主要考慮要在此段時間內將虧損的蓄電池電量補充起來,需補充的蓄電池容量Bcb為:Bcb=A×QL×NLAh(5)④太陽能電池組件并聯(lián)數(shù)Np的計算方法為:Np=〔Bcb+Nw×QL〕/〔Qp×Nw〕(6)式中:A為平安系數(shù),取1.1~1.4之間;QL為負載日平均耗電量,為工作電流乘以日工作小時數(shù);20AhNL為最長連續(xù)陰雨天數(shù);6天TO為溫度修正系數(shù),一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-式〔6〕的表達意為:并聯(lián)的太陽能電池組組數(shù),在兩組連續(xù)陰雨天之間的最短間隔天數(shù)內所發(fā)電量,不僅供負載使用,還需補足蓄電池在最長連續(xù)陰雨天內所虧損電量。9太陽能電池組件總片數(shù)NN=Ns×NpN=37×30=111010太陽能電池方陣的功率計算根據(jù)太陽能電池組件的串并聯(lián)數(shù),即可得出所需太陽能電池方陣的功率P:P=Po×Ns×NpW式中:Po單片光電片的最大功率。Po=J×VmJ單體電池在選定工作電壓下實際電流值0.26AVm為太陽能單片電池的工作電壓400mVPo=0.104WP=0.104×1110=115.44W11選用太陽能電池板生產廠家:深圳市國信陽新能源科技產品編號:SD03120產品名稱:125W多晶太陽能電池板產品類型:多晶太陽能電池板詳細介紹峰值功率:125W功差:±3%工作電壓:7.18V工作電流:5.17A開路電壓:21.6V短路電流:7.9A外形尺寸:1480×670×30mm重量:12.0kg主要特
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