光伏发电系统照明系统的.docx

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光伏发电系统照明系统的

本科毕业设计（论文）

太阳能光伏发电系统—照明系统的设计

摘要

本文介绍一种基于光伏发电的多电源智能管理系统——太阳能照明系统的设计。

这个设计，从根本上对太阳能得到全面的了解，掌握太阳能照明的优势，并阐述了太阳能路灯与普通路灯的本质区别，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。

本文还对太阳能路灯照明的太阳能电池，蓄电池，支架等各方面作了一个详细的分析，比较，再根据光伏发电的原理特性，系统采用了智能化控制器，对智能控制器编程序，使得程序可以满足太阳能LED路灯的自动蓄电，自动照明，自动熄灭等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。

最后，本文还举出例子，对现在正使用的太阳能路灯进行了分析，研究，明确太阳能发展的趋势及前景。

关键字：

光伏发电，太阳能，节能环保，智能控制

Abstract

Thispaperpresentsaphotovoltaicpowergenerationbasedontheintelligentmanagementofmulti-powersystem-solarlightingsystemdesign.Thedesignofsolarenergyfromthefundamentalunderstandingofacomprehensivegraspoftheadvantagesofsolarlightingandsolarenergystreetlampandontheessentialdifferencebetweenanordinarystreetlamp,solarenergyisakindoflearnedfromtheunlimitedpotentialofclean,efficientandsustainablerenewableenergy,energysavingandenvironmentalprotectionisthefirstchoiceofallmankind.Inthispaper,solarstreetlightingonthesolarcells,batteries,frameandsoonmadeadetailedanalysis,comparison,basedontheprinciplecharacteristicsofphotovoltaicpowergenerationsystemusingtheintelligentcontroller,intelligentcontrollerprogrammedtomakeprocedurestomeettheautomaticsolar-poweredLEDstreetlampstorage,automaticlighting,automaticoutaseriesofworkprocessestoenablemoreintelligentsolarlighting.Finally,thearticlealsocitedtheexampleofsolarenergyisnowusedtocarryoutananalysisofstreetlighting,research,acleartrendinsolarenergydevelopmentandfutureprospects.

Keywords:

Photovoltaicpowergeneration,solarenergy,energysavingandenvironmentalprotection,intelligentcontrol

1．绪论

1．1太阳能照明的优点…………………………………………………………1

1．2太阳能照明是发展的趋势…………………………………………………2

1．3太阳能路灯与普通路灯的比较……………………………………………3

2．设计思路…………………………………………………………………………6

3．太阳能路灯的组成原理框图及其工作原理……………………………………7

3.1太阳能路灯的组成…………………………………………………………7

3.2太阳能路灯的工作原理……………………………………………………7

4．各部件的组成及工作原理………………………………………………………9

4.1太阳能电池组件的组成及工作原理………………………………………9

4.1.1太阳能电池分类………………………………………………………9

4.1.2硅太阳能电池工作原理及结构………………………………………10

4.2蓄电池的组成及工作原理…………………………………………………13

4.2.1蓄电池的种类和应用…………………………………………………14

4.2.2铅酸蓄电池的工作原理………………………………………………15

4.3电源控制器的组成及工作原理…………………………………………16

4.3.1系统硬件结构…………………………………………………………16

4.3.2电压采集与电池管理…………………………………………………17

4.3.3负载输出控制与检测电路……………………………………………18

4.3.4硬件设计中的注意点…………………………………………………19

4.3.5系统软件设计…………………………………………………………19

4.4光源的选择…………………………………………………………………22

4.4.1各种光源的特性比较…………………………………………………22

4.4.2LED灯的特点…………………………………………………………22

4.5各数据计算…………………………………………………………………23

4.5.1太阳能电池组计算…………………………………………………23

4.5.2蓄电池计算…………………………………………………………24

4.5.3太阳能电池组件支架………………………………………………24

5.太阳能路灯的实际应用…………………………………………………………25

结论…………………………………………………………………………………27

参考文献……………………………………………………………………………28

致谢…………………………………………………………………………………29

1绪论

1.1太阳能照明的节能优点

无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。

潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。

同时，使用太阳能也是一个明智的财务选择。

如果使用太阳能电池板为您的住宅供电，在收到每个月的电费单时，您就能体会到这一点。

另外，太阳能是环保的选择——如果您知道使用太阳能将为您的孩子留下一个更环保的美好世界，您一定会感到自豪。

如今，全球的光伏（Photovoltaic,PV）太阳能供不应求，是增长最快的可再生能源之一。

随着制造工艺的高效化，光伏系统的成本将继续下降。

如今，光伏系统的价格已经是20年前的1/25。

即使是商业电力公司，也正在寻求通过利用太阳能来构建更为稳定的成本结构。

研究结果显示，太阳能在北方的气候条件下更为有效。

在加利福尼亚州，电费每年上涨6.7%。

太阳能则可以用来预防未来电费的居高不下。

在许多国家，您可以将富余电力卖给电力公司，冲抵您的电费。

与高成本的化石燃料污染和全球温室效应相比，太阳能不仅使用范围广，而且更经济。

在近期的民意调查中，当受访对象被问及哪类能源最适合子孙后代时，太阳能的得分高出所有其它能源。

光伏系统在提供电力的同时，不会排放二氧化碳（CO2）。

一块光伏组件在25年的有效使用期内，可减少约7.5吨的碳排放量。

随着经济发展，我国的照明用电将大幅度提高，绿色节能照明的研究应用，将越来越受到重视。

太阳能LED照明灯具作为冷光源产品，具有性价比较高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长、安装维护简便等特点，可广泛应用于绿地照明、公路照明、广告灯箱照明、城市造型景观照明及家居照明系统，但太阳能LED照明灯具一次性投入较高是其发展的瓶颈。

目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%左右，降低照明用电是节省能源的重要途径。

为实现这一目标，业界已研究开发出多种节能照明器具，并取得了一定的成效。

但是，距离“绿色照明”的要求还较远，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。

到2006年底，我国可再生能源利用量总计为2亿吨标准煤（不包括传统方式利用生物质能），约占0.5个百分点，为2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量10%的目标迈出了坚实的一步。

目前，我国正在从以下几个方面来推动光伏发电的国内市场发展：

一、启动送电到村工程;二、在特殊工程上运用光伏发电，如世博会、奥运会等;三、在沙漠地区建光伏电站;四、动员一些城市启动屋顶计划;五、研究制定提高光伏发电竞争力的电价政策（光伏产品90%的出口以及国内市场的缺失，都可能限制中国光伏产业的长远发展。

一旦国外光伏产业政策有变或者为保护本国产业采取限制进口的措施，中国近年来大量上马的光伏项目将面临困境）。

1.2太阳能照明是发展的趋势

太阳的能源非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳光所产生的能量相当于全球人类一年消耗的能量。

可以说太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。

目前，全球能源危机日益加剧，各国都在寻找新的能源，以取代即将枯竭的煤、石油、天然气等地球上所剩无几的不可再生能源。

作为新型照明方式之一，太阳能照明能否挑起重担，在未来的照明行业中起主导作用？

这不仅仅是照明行业所关注的焦点，也是整个社会思考和关注的焦点。

利用太阳能发电的经济性在很多情况下要优于常规的供电方式。

太阳能电源系统运行成本低，几乎不需要维护，不需要备件，不需要增添燃料。

太阳能系统设备可自动运行，适于在无人职守站使用。

不包含任何运转部件，系统可连续工作、使用寿命超过数十年。

、太阳能电源系统的直流输出电压十分稳定。

无需为引接入电网而修路，在没有电网的地方，太阳能为灵活选取站址提供可能。

除了直接的经济效益以外，太阳能发电还有很多间接优点。

在其它一些供电系统，往往由于断电而立即造成巨大的经济损失。

太阳能系统仍能保证稳定可靠地工作。

太阳能照明本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。

其工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由光感开关进行控制，当天黑时能够自动点亮，天亮时又自动熄灭。

太阳能灯是光电转换技术的一种应用产品，凭借其节能、环保、无需布线、自动控制、随时变换位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。

    因为硅晶片价格昂贵，最初的太阳能仅应用在航天事业上。

在技术上稍有突破后，被美国、日本、德国等发达国家率先尝试运用在高科技领域。

随着太阳能光伏技术的发展和进步，在民用方面首先应用在照明灯具上。

近几年来，太阳能灯具产品由于环保节能的双重优势，太阳能庭院灯、太阳能草坪灯和太阳能装饰灯等应用逐渐形成规模。

   大量试验表明，太阳能灯具和普通灯具对比分析后得出：

在满足同样照明要求的条件下，两种不同的供电方式，太阳能灯成本比普通灯具要高；如果将投入工程的施工费用计入整个工程，则两种灯具在初始投资时造价相当。

工程越大，普通灯具的工程施工费用越高，其初始投入大于太阳能灯具。

使用时间越长，越能彰显太阳能灯具的实惠。

如果把人力、物力计算在内，普通灯具的辅助费用与