光伏发电路灯系统课程设计docxWord文档格式.docx
- 文档编号:13879612
- 上传时间:2022-10-14
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:116.73KB
光伏发电路灯系统课程设计docxWord文档格式.docx
《光伏发电路灯系统课程设计docxWord文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光伏发电路灯系统课程设计docxWord文档格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1、背景
2、设计目的
3、设计意义
二、太阳能路灯的应用优势
三、设计要求
四、设计思路及其设计原则
五、太阳能路灯照明系统介绍
(一)系统组成与原理
(二)光源
(三)蓄电池
(四)控制器
(五)太阳电池组件
六、计算及选型
(一)计算
(二)选型
七、施工
八、心得体会
一、设计目的及意义
1、背景
在当今能源短缺的现状下,各国都加紧了发展光伏的步伐。
美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本,使其2015年达到商业化竞争的水平;
日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量;
欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划,规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。
在发展低碳经济的大背景下,各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高,光伏发电显得越来越重要。
自从实用性的硅太阳电池问世以来,世界上很快就开始太阳能光伏发电的应用。
发展初期,因太阳电池价格昂贵,光伏发电主要限于在空间为卫星供电。
随着太阳电池技术提高,价格下降,光伏发电逐渐在地面得到应用,规模也日益扩大。
从1958年美国发射的卫星上首次使用太阳电池开始,至今全世界发射的4000余颗卫星,90%以上采用光伏发电系统供电。
所用太阳电池,大部分为硅单晶电池,近来开始采用碑化铉和磷化锢电池。
太阳电池方阵组装方式有体装式和帆板式两种,功卒小至数瓦,大至上千瓦、几十千瓦。
空间光伏发电用的太阳电池要求,转换效率高,重量轻,耐辐照性能好,温度系数小等,今后发展重点是薄膜太阳电池。
在卫星上成功地实现光伏发电后,人们自然会提出建造空间电站的设想,利用空间太阳辐射强、不受昼夜、气候、季节影响的有利条件,在空间将太阳能转换为电能,再用微波或激光传输到地面。
光伏发电用于地面之后,因价格贵而首先在一些特殊领域获得应用,如海上导航,牧区电围栏,微波通讯,管道阴极保护等。
随着价格的下降,光伏发电逐渐扩大应用领域,目前主要用于以下四个方面:
消费性产品,如非晶硅太阳电池供电的计算器,太阳能钟表,太阳能照明灯具,太阳能收音机、电视机等,这类产品约占世界光伏产品销售量的14%;
远离电网居民供电系统,包括家庭分散供电和独立光伏电站集中供电,其占世界光伏产品销售量的35%;
离网工业供电系统,其占世界光伏产品销售量的33%;
并网光伏发电系统,其占世界光伏产品销售量的18%。
随着光伏发电规模的扩大,井网发电系统将快速发展。
光伏发电在发展中国家也得到了一些应用,但应用重点是小型系统,主要解决无电或严重缺电地区家庭用电的需要。
随着国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升,光伏发电成本会逐步下降,未来国内光伏容量将大幅增加。
中国已将新能源产业上升为国家战略产业,未来10年拟加大对包括太阳能在内的新能源产业投资,以减少经济对石化能源依赖和降低碳排放。
未来五到十年中国光伏发电有望规模化发展。
2、设计目的
(1)利用太阳能路灯的应用优势了解太阳能路灯。
(2)提高利用已学知识分析和解决问题的能力。
(3)把理论知识与实践相结合,充分发挥个人能力,并在实践中锻炼。
(4)学习并了解太阳能路灯的工作原理与一般路灯的区别。
(5)加强对光伏技术与太阳能路灯的认识,充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择设备、模块化设计等多项知识。
(6)利用实验装置模拟太阳能路灯
(7)结合理论与实践,正确选择LED太阳能路灯的安装地点以及环境要求。
(8)根据计算,选择合理的设备,以保证LED太阳能路灯正常安全运行。
3、设计意义
太阳能一本世纪人类的主要能源之一。
到2030年,世界电力生产将主要依靠太阳能。
太阳能作为一个不污染环境,又取之不尽的新能源将无处不在。
太阳能光电产品是通过太阳在光的作用下,转化为电能的过程,是一种利用高新技术研制的新能源,是21世纪人类所向往、所追求的新光源
太阳能路灯既可用于城镇公园、道路、草坪的照明,又可用于人口分布密度较小,交通不便经济不发达、缺乏常规燃料,难以用常规能源发电,但太阳能资源丰富的地区,以解决这些地区人们的道路照明问题。
光伏发电不消耗燃料,不受地域限制,规模大小随意,可以独立发电或并网发电,无噪声、无污染,建设周期短,不用架设输电线路,安全可靠,维护简便,可以无人值守,具有其它发电方式无可比拟的优点。
它是大规模利用太阳能的重要技术基础。
随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓是无处不在。
太阳能作为一种"
取之不尽,用之不竭"
的安全、环保新能源越来越受到重视。
这样,太阳能照明产品随着太阳能热水器普及之后应运而生,在这里就太阳能路灯和使用市电路灯的效果作实用对比。
初期费用贵,但是运行费用低于普通灯具绿色环保,能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点;
可持续降低物业管理成本,减少业主公共分摊部分的费用。
太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯,它具有绿色环保、安装简便、自动控制免维护等固有特性。
与市照明灯具相比具有以下主要优势:
(1)市照明灯具安装复杂,线路容易出故障,维修检查较困难。
太阳能照明灯安装简便,不用铺设复杂的线路,维修检查简单。
(2)市照明灯具电费高昂,要长期不断对线路和其他配置进行维护或更换,维护成本逐年递增。
太阳能照明灯具免电费,只需一次性投入,无任何维护成本三年收回成本,长期受益。
(3)市电照明灯具有安全隐患,由于施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。
太阳能照明没有安全隐患,太阳能灯具是超低压产品,运行安全可靠,产品使用寿命长。
(4)节能,它利用自然光源,无需消耗电能,而且取之不尽用之不完。
(5)环保,符合绿色环保要求,无污染、无辐射,保护生态。
(6)安全,由于产品不使用交流电,而且采用蓄电池吸收太阳能,通过低压直流电转化为光能,是最安全的电源。
(7)科技含量高,产品的核心装置是智能控制器,设置的自控、时控开关装置可根据一天24小时内的天空亮度和人们在各种环境中需要的亮度自动调T。
三、设计要求:
LED太阳能路灯光源功率为50W.X作电压为直流24V。
要求路灯每天工作9h,保证连续10个阴雨天能正常工作。
南昌市区地处北纬28°
10'
、东经115°
67'
海拔46.7m,全年平均日照时间
3.81h。
昌北地区主干道宽m,长km。
1、设计思路:
太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比,基本原理相同,但是需要考虑的环节更多。
首先是根据用电负载(LED光源)的用电量,确定太阳能组件的功率,然后确定蓄电池的容量,再进行电气设计、光源设计和设备选型,最后进行系统的结构设计,设计中要确保太阳能LED路灯运行的稳定性和可靠性。
2、设计的原则:
对于照明系统设计一般我们需要考虑以下几个问题:
(1)从功能上,道路照明系统的主要功能是保证交通安全,提高交通运输效率、保障人身安全、提供舒适环境、提升城市形象。
(2)在满足道路照明各项功能需要的基础上,提高道路照明系统的能效,降低系统功耗,节约能源,减少污染,以达到节能和环保的目的。
(3)另外还要结合当地的光资源情况。
五、太阳能路灯照明系统介绍
(一)系统组成与原理
组成:
LED太阳能路灯照明系统由太阳能电池组件、LED光源、控制器、蓄电池和灯杆支架等几部分构成。
原理:
如图所示,太阳能路灯是利用太阳能电池板,白天接收太阳辐射能并转化为电能,经过控制器储存在蓄电池中,夜晚控制器动作,蓄电池对灯头放电。
蓄电池放电若干小时后,控制器动作,蓄电池放电结束。
控制器的主要作用是控制路灯打开和关闭,同时保护蓄电池,延长蓄电池使用寿命。
在蓄电池电量不足时,自动断开负载,防止蓄电池过放电;
并有短路保护、反接保护等。
太阳光阳旭电池板控制箱|=彳LEDW发光
I—.-J
蓄电池
(二)光源
光源应尽量选直流光源。
目前常见的光源有直流节能灯、高频无极灯、低压钠灯和LED光源。
LED作为半导体光源,其发展势头强劲,是太阳能路灯最为理想的光源。
本系统采用LED光源,结合本地的实际情况,我们采用高效太阳能LED路灯(光源功率W,DCV)。
(三)蓄电池
蓄电池功能:
将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到夜晚需要照明的时候再释放出来。
同时应保证阴雨天时可提供若干天路灯夜间照明的用电需要。
1.类型选择
1)铅酸(CS)蓄电池:
适于低温高倍率放电,比能量偏低,目前大部分太阳能路灯采用。
密封免维护,价格低。
注意防止铅酸污染,应逐步淘汰。
2)镣镉(Ni-Cd)蓄电池:
放电倍率高、低温性能好,循环寿命长,小型系统采用。
注意防止镉污染。
3)镣氢(Ni-H)蓄电池:
高倍率放电,低温性能好,价格便宜,无污染,为绿色环保电池。
小型系统采用。
要大力提倡.
目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池,普通铅酸蓄电池和碱性镣镉蓄电池三种。
2.容量选择
蓄电池容量过小,不能满足夜晚照明的需要;
容量过大,蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,也造成浪费。
蓄电池容量(Ah)与负载容量(Ah)之比宜在3〜6倍以上:
连续阴雨天数较少地区约为3〜4倍以上,连续阴雨天数较多地区约为5〜6倍以上。
蓄电池容量应根据实际情况,考虑相关系数的添加,计算出合理的容量。
(四)控制器
太阳能路灯的运行由控制器来控制。
控制器大都实现了智能控制.控制器应具有以下功能:
1.路灯控制
光控、时控、温控等功能供选择。
具有调光(或半夜灯)功能.
2.蓄电池管理
对蓄电池充放电条件加以限制,延长其使用寿命:
1)防反充电控制:
2)防过充电控制:
3)防过放电控制;
4)温度补偿。
3.自动保护
太阳电池反接保护、蓄电池反接保护、蓄电池开路保护、夜间防反充保护、输出短路保护等。
4.数码显示
显示太阳能路灯主要参数:
蓄电池电压、太阳电池光伏电压等。
5.控制器电压
控制器电压=蓄电池电压。
6.控制器种类
太阳能路灯跟普通路灯控制电路功能基本一样,都是为了完成晚上亮灯,早晨熄灯的作用。
常用的控制器有单独的光控制型、时钟控器型、经纬控制型等,但由于其工作原理不同,各有优缺点。
单独的光控型一般采用感光探头,当晚上光线弱时,自动开启路灯;
早上光线较强时,自动关闭路灯,达到自动控制的作用。
但在实际使用中,感光探头难以判断各种干扰光线,经常会产生误动作。
采用时钟控器型的路灯控制器,要预先设定开关时间,使路灯按时亮灯、准时熄灯,从而达到自动控制的目的。
优点是定时开关预先设定的开关时间不受外界干扰,除本身故障外不会产生误动作。
缺点是不能根据季节变化和特殊的天气情况自动变换开关时间,需人工经常调整开关时间,费时费力,不利于节省电力。
经纬型控制器采用单片机技术,模拟日照规律,晚上能自动开灯、早晨能自动关灯。
它采取光控开关时间的优点,克服了光控开关易受干扰的缺点,取钟控器时间准确之长处,克服了定时开关不会自动变换开关时间之短处。
目前路灯控制常采用这种控制方式,但其价格较高,在路灯中使用将会增加成本。
(五)太阳电池组件
1.类型
太阳能电池将太阳能转换为电能。
较实用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池等三种。
1)单晶硅太阳能电池性能参数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发电 路灯 系统 课程设计 docx
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)