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1、太阳能路灯系统的优化配置时间：2011-02-2209:54:52来源：维库作者： 本文主要针对当前市场上太阳能路灯存在的一些问题,提出了解决方法。并以太阳能无极灯路灯系统为例,从能耗的降低、性能的稳定以及系统成本的减少方面入手,合理配置系统,从而提高太阳能路灯的节能性和经济性。 引言 在能源日益短缺、环境污染和环境保护越来越受重视的情况下,充分开发利用太阳能已成为当前社会各界所关注的焦点之一。太阳能路灯作为新能源的一种典型应用,在国内的不少地区都有相应的应用实例。太阳能路灯具有安装后无需支付电费、无需架设输电线路或铺设电缆、清洁环保、
2、维护费用低等优点,受到了相关方的青睐,在很多城市和乡村都能看见以试验或示范形式出现的太阳能路灯。但目前太阳能路灯在应用中也存在不少问题,随着实际应用的增多,接到用户投诉和报修的问题也越来越多。 1 太阳能路灯系统组成及使用中存在的问题 太阳能照明系统可以分成3大类型,包括独立系统、并网系统和混合系统。独立系统常见于居民区路灯、停车场标志灯和电网公共照明系统,它们通常需要电池,有较高的存储修复损耗和维护费用。 太阳能独立路灯系统根据负载可分成交流型和直流型,如图1、图2所示。目前由于主流灯具都是交流灯具,因此第1类太阳能照明系统应用较多(
3、如太阳能低压节能灯)。第2类太阳能照明系统由于受目前光效、成本等因素影响,使用量还不大,但随着今后技术的革新,其使用也会越来越多。图3是无极灯太阳能路灯的系统组成。 图1 交流型太阳能路灯框图 图2 直流型太阳能路灯框图 图3 无极灯太阳能路灯系统框图 在保证灯具在规定工作条件的情况下,系统配置的好坏主要看太阳能组件、路灯控制器、蓄电池之间的匹配与否。而根据目前太阳能路灯出现的问题和当前的技术水平,存在的问题主要有2点: (1)路灯在使用一段时间后,经常几天不工作;(2)设计蓄电池使用寿命在2～5年左右,实际蓄电池使用往往低于设计寿命
4、,甚至不足1年。 2 问题分析 不少厂家在路灯配置时不关注各个地区日照的具体不同,只是经验性地选配光伏组件,有时候为了满足客户低成本的要求,低配了太阳能组件,或者只考虑单日发电量与耗电的匹配,而没有考虑蓄电池充电问题。 (1)路灯在使用一段时间后,经常几天不工作。 出现该问题的主要原因在于组件配置过低,也会有蓄电池配置过高的情况,但主要还是前者。连续几天阴雨后,路灯系统蓄电池会过放,控制器会出现过放保护,此时如果太阳能发电量偏少,蓄电池电压达不到控制器的恢复放电电压,控制器与负载间一直断电,组件容量过小或阴雨天过长必然导致长时间不放电
5、。因此在组件容量计算时需要考虑蓄电池充电时间问题,尽可能2～3天充满。 (2)设计蓄电池使用寿命在2～5年左右,实际蓄电池使用往往低于设计寿命,甚至不足1年。 出现该问题的主要原因在于蓄电池配置或工作不当。比如蓄电池容量相对于连续阴雨的天数偏小,或蓄电池工作时一直处于深度循环。其中第2种是主要原因。 有些厂家,为了减少出现上面问题,往往把控制器恢复放电电压设置过小,导致蓄电池往往充电很少就又处于放电状态,没有很好利用蓄电池,减少了其使用寿命。 因此在控制器恢复放电的电压设置上需要合理选择。 3 系统优化配置步骤 以下就配置及以上问
6、题提出相应的应对和优化方法。 以24V的40W无极灯为例,按每天使用小时数为8h、连续阴雨天4天要求,在镇江应用时,结合当地光照(如表1)具体配置步骤如下: (1)先确定蓄电池容量。 配置蓄电池时考虑放电深度0175、充放电效率0185及安全系数111等,根据负载估算蓄电池容量: 111×40×8×4÷0185÷0175÷24=9211Ah此时实际选用2个12V/100Ah蓄电池串联即可。 (2)初步配置太阳能组件。 在配置组件时参照当地日照辐射量,选取合适的倾斜角,和并网发电不同,太阳能路灯应保证最低日照月份辐射尽可能大,如表1
7、所示。此时倾斜角在30°,最低辐射在10月份,只有4113kWh/m2/d,折算到标准日照强度1kW/m2时为4113h/d。表1 镇江峰值日照时间表 考虑发电量会受方位角、灰尘、局部阳光遮挡、组件的光电转换效率和系统其他效率损失等影响,系统设计寿命期内平均发电效率按78%取值,同时考虑蓄电池系统效率问题。 光伏组件容量=40×8×111÷0185÷4113÷0178=12816Wp。此时如果以为组件130Wp够了,很可能出现上面连续几天路灯不工作现象。 (3)优化组件配置 考虑到路灯连续工作要求在4天,为了保证在连续4天放电后,
8、能尽快恢复工作,组件容量需增大,缩短充满电时间,如果当地连续4天阴雨的天数较多,则充电时间要控制在2天以内。 以选用160Wp组件为例,估算充电时间。充电效率在0
