某办公楼太阳能光伏照明系统方案设计

某办公楼太阳能光伏照明系统方案设计

摘要：根据政府投资的某高层办公楼公共走道的太阳能照明系统的设计，介绍了太阳能照明系统在公共建筑部分公共区域照明的做法和应用，并概括了该系统中几个主要组成部分的特点作用和技术要求。

关键词：节能，太阳能光伏照明系统，太阳能电池板，控制器，蓄电池，led红外感应照明灯

作为人类可持续利用能源发展的一个重要方向，太阳能能发电日益受到重视，按照太阳能光伏照明的电源分为以下几类：

（1）独立使用的太阳能光伏照明

独立使用的太阳能光伏照明是将太阳能电池组件、蓄电池、照明部件、控制器以及机械结构等部件组合在一起，以太阳能为能源，在室外离网、独立使用的含有一个或多个照明组件的照明装置。它需要配用较大的太阳能电池（3～5倍的光源功率）、蓄电池来储存能量。

（2）风/光互补的太阳能照明

在（1）装置上增设风力发电机与太阳能电池共同使用，从而提高效率，降低太阳能电池的设计容量。

（3）太阳能能与市电互补照明

太阳能与市电互补太阳能照明是以太阳能为主要能源，供当天晚上照明用电，当阴雨天电池储能不足时，由市电供电的照明装置，可减小太阳能电池、蓄电池的装机容量。

本工程采用的是第一种独立使用的太阳能光伏照明。

（二）按使用的场合和功能则分为：太阳能信号灯，太阳能草坪灯，太阳能景观灯，太阳能标识灯，太阳能路灯，太阳能杀虫灯，太阳能灯箱，建筑主体内的照明灯具，太阳能手电筒。

（三）按太阳能光伏照明光源供电方式分类

（1）直接式供电

太阳能电池板所发的电贮存在蓄电池中，由蓄电池直接为光源供电。

（2）间接式供电（逆变供电）逆变器将直流电转换成交流电，再为照明光源供电，逆变供电会增加 10%～20%的功率损耗。

下文介绍的项目采用的是直接供电方式。

1 工程概况

某政府投资的办公楼，面积7200平方米，8层，每一层面积约为900平方米，中间为公共走道，两边为办公室。为响应国家节能政策和宁波市政府的可再生能源利用的要求，公共走道部分设置了太阳能光伏照明系统。

太阳能光伏照明系统由太阳能电池组件、蓄电池、控制器和光源组成。其中光源有交流220v节能灯和led光源两种不同的负载。文中以led光源为计算依据。

原理图如下：

2 主要部件功能介绍和技术要求

（1）电池板。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，

也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳辐射能转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现p-v转换的固体装置。太阳能照明灯具中使用的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池

串并联构成的。

（2）控制器。太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充、过放电保护作用。在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都是控制器的可选项。系统通过控制器对充放电条件加以限制，防止蓄电池反充电、过充电及过放电。另外，控制器还具有电路短路保护、反接保护、雷电保护及温度补偿等功能。

（3）蓄电池。一般为铅酸电池，小型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来[2]。

（4）led红外感应灯。半导体led光源有全固体、冷光源、寿命长、体积小、光效高、响应速度快、耐侯性好等优点，同时具有宽电压、寿命长、无污染的特点，点燃了真正的“绿色照明”，红外感应的功能还能消除声控灯所需的噪音。

3 用电量计算及设备配置

根据设计，本建筑公共走道共设计led感应灯53套，每套感应灯功率4w。

1、每天耗电量：

照明电耗：led红外感应灯：53盏*10小时*4w/盏= 2120 wh 注：平均每灯每天按点亮10小时计算

待机电耗：感应灯待机用电：24小时*53盏*0.02w/盏= 25.44 wh 注：0.02w为led红外感应灯待机电耗

控制器电耗：30ma*24v*24h/1000= 17.28 w

注：共3条回路，每条回路配一个10a的控制器

每天总电耗：2120+25.44+17.28= 2162.72 wh

2、设备配置计算：

①太阳能电池板为2162.72wh/（4h*70%）=772.40 wp （实配185wp 5块）

②控制器配置方法： 212w/24v=8.83 a （共3条回路，每条回路配一个10a的控制器）

③逆变器配置方法：所有负载为直流，无需配逆变器。

④蓄电池配置方法：

以连续阴雨5天计算：2162.72wh*5（天）/（12v*70%）=1287.33 ah

（实配100ah 14块）

如果采用交流220v节能灯做光源，控制器后需要接入dc/ac逆变器，然后接入交流负载。

4 结束语

节能是长期的国策，可再生能源的利用是建筑设计节能很重要的措施。太阳能光热利用、太阳能光伏发电、太阳能照明、地源热泵、

水源热泵、风力发电等都是国家大力推广的技术。宁波市政府根据国家政策出台了宁波市人民政府令第176号，政府令第四章第二十七条如下：

对具备可再生能源利用条件的建筑，建设单位应当选择合适的可再生能源，用于采暖、制冷、照明和热水供应等。

政府投融资的民用建筑项目及新建建筑面积在2万平方米以上的商场、酒店、医院等公共建筑，应当至少利用一种可再生能源，并应出具专家论证意见。

该政府令于2010年8月正式开始实行，本文为太阳能光伏照明系统的设计提供了参考。

参考文献

1 黄汉云. 太阳能光伏照明技术与应用[m]. 北京：化学工业出版社，2009

2 田力文、中国照明学会新能源照明专业委员会. 太阳能光伏照明手册[m]. 北京：化学工业出版社，2009