太阳能路灯系统设计

2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
2.3.2 独立光伏发电系统分类
1. 无蓄电池的直流光伏发电系统
太阳能路灯系统设计
无蓄电池的直流光伏发电系统如图2- 4所示，该 系统由光伏组件与用电负载组成。用电负载是直流 负载，负载主要在白天使用，有阳光时就发电负载 工作，无阳光时就停止工作。系统不需要使用控制 器，也没有蓄电池储能装置。
图2- 4无蓄电池的直流光伏发电系统图
2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
2. 有蓄电池的直流光伏发电系统
太阳能路灯系统设计
有蓄电池的直流光伏发电系统如图2- 5所示。 该系统由太阳能光伏组件、控制器、蓄电池以及直 流负载等组成。有阳光时，光伏组件将光能转换为 电能供负载使用，并同时向蓄电池供电储存电能。 夜间或阴雨天，则有蓄电池向负载供电。
大功率控制器
光伏控制器可以单独使用，也可以和逆 变器合为一体，常见的光伏控制器如图2- 8 所示。
图2- 8常见的光伏控制器
图2- 3独立光伏发电系统组成
2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
太阳能路灯系统设计
（1）太阳能光伏Leabharlann Baidu件
太阳能光伏组件既是光伏发电系统中的核心部分，也是光伏发电系统中价值最高的部分。其 作用是将太阳的辐射能量转换为电能，并送往蓄电池中存储起来，也可以直接用于推动负载工作。
图2- 5有蓄电池的直流光伏发电系统
2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
太阳能路灯系统设计
3. 交流及交、直流混合光伏发电系统
交流及交、直流混合光伏发电系统如图26所示。与直流光伏发电系统相比，交流光伏 发电系统多一个交流逆变器，把直流电转换成 交流电为交流负载提供电能。交、直流混合系 统既能为直流负载供电，也能为交流负载供电 。
本项目要求设计一套在新疆乌鲁木齐 使用的太阳能路灯照明系统，路灯为40W 的LED灯，每天工作10个小时， 如图2- 1 所示
太阳能路灯系统设计
图2- 1太阳能路灯
2
任务解析
2.2 任务解析
Task analysis
太阳能路灯系统的工作原理是利用太阳能光 伏组件吸收太阳光并转换为电能通过控制器存储 到蓄电池中，当夜晚来临时（或天空亮度不够时 ）控制器再控制蓄电池给高效节能LED灯光源供 电，实现环境照明。系统由灯杆、太阳能光伏组 件、蓄电池、太阳能控制器以及光源（灯具）组 成，如图2- 2所示。本项目的重点是设计原则是 考虑可靠性及经济性，在满足负载用电需要的前 提下，确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量 。
（2）蓄电池
蓄电池的作用主要是存储太阳能光伏组件发出的电能，并可随时向负载供电。目前 为光伏 系统配套使用的主要是免维护铅酸电池，在小型、微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池、锂 电池或超级电容器。
2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
图2- 7市电互补型光伏发电系统
4
光伏控制器
光
控
伏
制
控
器
制
常
器
用
基
电
本
路
原
形
理
式
2.4 光伏控制器
Photovoltaic controller
太阳能路灯系统设计
光伏控制器是太阳能光伏发电系统中的 核心部件之一，具有防止蓄电池过充电和过 放电，延长蓄电池寿命；防止太阳能电池组 件或电池方阵、蓄电池极性接反；防止负载 、控制器、逆变器和其他设备内部短路；具 有防雷击引起的击穿保护；具有温度补偿等 功能。
太阳能路灯系统设计
图2- 2太阳能路灯系统结构与组成
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独立光伏发电系统
独
独
立
立
光
光
伏
伏
发
发
电
电
系
系
统
统
组
分
成
类
2.3 独立光伏发电系统
Stand-alone photovoltaic power generation system
2.3.1 独立光伏发电系统组成
太阳能路灯系统设计
独立光伏发电系统不与公用电网相连接，也叫离网光伏发电系统。其受日照条件、温度、 云层、风沙等气象条件影响较大，为了太阳能光伏发电系统能稳定运行，在系统中除太阳电池组 件方阵以外，还需具备一定的储能元件，在光伏发电系统中现行使用的常规储能元件一般为免维 护铅酸蓄电池，另外还需有其他元器件，如光伏控制器、逆变器等，如图2- 3所示:
图2- 6交流及交、直流混合光伏发电系统
2.3 独立光伏发电系统
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4. 市电互补型光伏发电系统
太阳能路灯系统设计
所谓市电互补型光伏发电系统，就是在独立光 伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普遍 220V交流电补充电能为辅，如图2- 7所示。这样 光伏发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以 设计得小一些，基本上是当天有阳光，当天就用太 阳能发的电，遇到阴雨天时就用市电能量进行补充 。
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（3）光伏控制器
光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态，其功能主要有防止蓄电池过充电保护、过放电 保护、系统短路保护、系统极性反接保护、夜间防反充保护等。在温差较大的地方，控制器还具有 温度补偿的功能。
（4）逆变器
逆变器是把太阳能电池组件或者蓄电池输出的直流电转换成交流电供应给电网或者交流负载使用 的设备。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能发电系统，为独立负载供电。
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2.6 任务实施
Central task
目录
太阳能路灯系统设计
1 任务提出
5 蓄电池
2 任务解析
6 任务实施
3 独立光伏发电系统 7 系统安装与调试
4 光伏控制器
8 应用案例
1
任务提出
2.1 任务提出
Put forward the task
太阳能路灯使用太阳能光伏电池提供 电能，实现了真正意义的绿色环保节能照 明。适用于城市道路、人行道、广场、学 校、公园、庭院、居住区、厂区以及其他 需要室外照明的场所。