世界電力生產(chǎn)將主要依靠太陽能。太陽能作為一個(gè)不污染環(huán)境，太陽能—本世紀(jì)人類的主要能源之一。2030年。又取之不盡的新能源將無處不在太陽能光電產(chǎn)品是通過太陽在光的作用下，轉(zhuǎn)化為電能的過程，一種利用高新技術(shù)研制的新能源，21世紀(jì)人類所向往、所追求的新光源。 太陽能路燈和太陽能發(fā)電系統(tǒng)等產(chǎn)品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 利用自然光源，01節(jié)能。無需消耗電能，而且取之不盡用之不完； 符合綠色環(huán)保要求，02環(huán)保。、無輻射，維護(hù)生態(tài)； 由于產(chǎn)品不使用交流電，03平安。而且采用蓄電池吸收太陽能，通過低壓直流電轉(zhuǎn)化為光能，安全的電源； 產(chǎn)品的核心裝置是智能控制器，04科技含量高。設(shè)置的自控、時(shí)控開關(guān)裝置可根據(jù)一天24小時(shí)內(nèi)的天空亮度和人們各種環(huán)境中需要的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)； 裝置利息低，05產(chǎn)品使用壽命長。維修方便。 1.1系統(tǒng)基本組成簡介 系統(tǒng)由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED燈頭、控制箱（內(nèi)有控制器、蓄電池）和燈桿幾部分構(gòu)成；太陽能電池板光效達(dá)到127Wp/m2，效率較高，對系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利；燈頭部分以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源。 控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低；充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備（具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等）與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。 1.2工作原理介紹 系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏應(yīng)原理制成的太陽能電池白天 太陽能電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、太陽能電池板開路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后，充放電控制器動(dòng)作，蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。 2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 太陽能路燈的設(shè)計(jì)與一般的太陽能照明相比，基本原理相同，但是需要考慮的環(huán)節(jié)更多。 2.1太陽能電池組件選型 （1）負(fù)載日耗電量==12.2AH （2）所需太陽能組件的總充電電流=1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在這里，兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。 太陽能組件的少總功率數(shù)=17.2×5.9=102W 選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標(biāo)準(zhǔn)電池組件，應(yīng)該可以路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運(yùn)行。 2.2蓄電池選型 蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡單。 根據(jù)上面的計(jì)算知道，負(fù)載日耗電量12.2AH。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作7個(gè)陰雨天，再加上個(gè)晚上的工作，蓄電池容量： 12.2×（7+1）=97.6（AH），選用2臺(tái)12V100AH的蓄電池就可以滿足要求了。 2.3太陽能電池組件支架 2.3.1傾角設(shè)計(jì) 為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個(gè)佳傾角。 2.3.2抗風(fēng)設(shè)計(jì) 在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做分析。 ⑴太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì) 依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s（相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng)），根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。 在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計(jì)使用螺栓桿固定連接。 ⑵路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì) 路燈的參數(shù)如下： 電池板傾角A=16o燈桿高度=5m 設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ=4mm燈桿底部外徑=168mm 3，焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為PQ=[5000+（168+6）/tan16o]×Sin16o=1545mm=1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M=F×1.545。 根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)大允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N。考慮1.3的安全系數(shù)，F(xiàn)=1.3×730=949N。 所以，M=F×1.545=949×1.545=1466N.m。 根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。 上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。 破壞面抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3） =π×（3×842×4＋3×84×42＋43）=88768mm3 =88.768×10－6m3 風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力=M/W =1466/（88.768×10－6）=16.5×106pa=16.5Mpa＜＜215Mpa 其中，215Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。 ，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。 2.4控制器 太陽能充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。基本功能具備過充保護(hù)、過放保護(hù)、光控、時(shí)控與防反接等。 在選用器件上，目前有采用單片機(jī)的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)客戶群的需求特點(diǎn)選定相應(yīng)的方案，在此不一一詳述。 2.5表面處理 該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù)，以FP建材涂料為主，可以滿足客戶對產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求，同時(shí)產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強(qiáng)，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計(jì)為熱浸鋅的基礎(chǔ)上涂裝，使產(chǎn)品性能大大提高，達(dá)到了嚴(yán)格的AAMA2605.2005的要求，其它指標(biāo)均已達(dá)到或超過GB的相關(guān)要求。 3、結(jié)束語 整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前通用的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)思想比較科學(xué)；抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析，分析比較全面；表面處理采用了目前的技術(shù)工藝；路燈整體結(jié)構(gòu)簡約而美觀；經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。 什么是太陽能電池 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 太陽能電池的原理 太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。 一、太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。 （1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。個(gè)過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個(gè)過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。 （2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的. 太陽能光伏產(chǎn)品以太陽光為能源,白天通過太陽能電池組件接受太陽輻射,將光能轉(zhuǎn)換成電能,并在控制器的管理下不斷向蓄電池充電,使用時(shí),控制器根據(jù)設(shè)定的程序?qū)⑿铍姵刂械碾娔茚尫懦鰜硐蛴秒娫O(shè)備供電.加裝帶有保護(hù)裝置的逆變器,即可具備向交流設(shè)備供電的功能.
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