太阳能供电系统设计说明

太阳能供电系统一、太阳能应用概述1、太阳能简介太阳能是太阳部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。

太阳能是一个巨大、久远、无尽的能源。

尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000KW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。

地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

7O年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。

1973年，美国制定了政府级的发电计划，198O 年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。

1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。

日本在7O年代制定了“计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“计划”合并成“新计划”。

德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。

90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。

开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制订可持续发展战略的重要容。

2、太阳能的特点太阳能之所以能成为一种有希望的能源，是因为其具有以下特点：2.1供给量丰富地球每小时从太阳获得的能量为1.48×1017卡，其中30%被直接反射回去，70%则被地面吸收。

据统计，世界全年的耗能总量，只相当于30分钟降落于地球的全部的太阳能。

2.2清洁、干净化石燃料和原子能等被利用后，都形成热，会破坏地球的平衡并造成污染。

而利用太阳能直接发电，不影响地球的热平衡，在确保能量供给的同时解决环境污染的问题。

2.3太阳能的分散性太尽管辐射全球，但单位面积上的入射功率却很小（照射于地面的太阳能的最大密度为1KW/m2）。

要得到较大的功率，需要庞大受光面积的发电装置。

对于小功率发电问题不大，但对于大功率发电，要涉及的设备的材料、结构、占用土地等的费用问题，目前投资比其他能源高得多。

2.4间歇性和周期性太阳的高度角一日及一年在不断变化，且于地面纬度有关，即使没有气象的变化，太阳辐射的变化也相当大。

因此，太阳能利用的随机性很大。

利用太阳能发电必须有相当容量的贮能设备，如蓄电池等，这不仅增加了设备及维护费用，也限制了功率的规模。

3、太阳能电池的特点3.1具有与单晶硅相同甚至更高的转换效率，保证20年无衰减。

3.2采用氮化硅作减反射膜，增强太阳电池对的吸收率，同时对太阳电池有很好的表面和体钝化作用，提高了少数载流子的寿命。

减反膜的颜色可满足顾客的要求，适用于不同的场合。

3.3采用了体吸杂技术和背面场技术，提高了电池的转换效率。

3.4电池应力小，易于切割和光焊。

3.5安装简便，不需要高度技术和大量工程材料；安装后，不需要日常维护；以太线为能量来源，运行费用为0。

4、我国的太阳能资源我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。

全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2·a，中值为586kJ／cm2·a。

从全国太阳年辐射总量的分布来看，、、、南部、、北部、、、、西部、中部和西南部、东南部、东南部、岛东部和西部以及省的西南部等广区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m 以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

例如被人们称为“日光城”的市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ／cm2·a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。

全国以和两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。

例如素有“雾都”之称的市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26％，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高达8.4。

其它地区的太阳年辐射总量居中。

我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除和两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。

按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：一类地区全年日照时数为3200～3300小时，辐射量在670～837kJ／cm2·a。

相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括青藏高原、北部、北部和南部等地。

这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。

特别是，地势高，太的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中是世界著名的城。

二类地区全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670kJ／cm2·a，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括西北部、北部、南部、南部、中部、东部、东南部和南部等地。

此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586kJ／cm2·a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括、、东南部、南部、北部、、、、北部、东南部、南部、南部、北部和北部等地。

四类地区全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502kJ／cm2·a。

相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要是长江中下游、、和的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

五类地区全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419 kJ／cm2·a。

相当于115～40kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括、两省。

此区是我国太阳能资源最少的地区。

一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于586kJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。

四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

二、太阳能供电系统的设计1、供电系统的组成太阳能电池、充电控制器、蓄电池、电源线、避雷器、方阵支架、电池箱。

1.1太阳能电池板特征参数峰值功率(Wp)：80W 开路电压：21.6V短路电流：5A 最大功率电流：4.65A最大功率电压：17.2V 外形尺寸：1196×534×35抗风压强：2400Pa工作原理：太阳能光电池简称为太阳能电池或太阳电池，又称为太阳能芯片；在中国大陆称为硅芯片；在物理学上称为光伏打效应( Photovoltaic )，简称PV( photo = light 光线，voltaics = electricity 电力)。

太阳能电池系一种利用太直接发电的光电半导体薄片，其将高纯度的半导体材料加入一些不纯物使其呈现不同的性质，如加入硼可形成P 型半导体，加入磷可形成N 型半导体，PN 两型半导体相结合后，当太入射时，产生电子与电洞，有电流通过时，则产生电力，发电原理可参考下图。

由于单一太阳能电池所输出的电力有限，为提高其发电量，将许多太阳能电池经串并联组合封装程序后，做成模板，成为太阳能电池模板( Solar Module ) 。

太阳能电池的发电能源来自于光的波长。

太是一种全域波长。

此外白炽灯的波长与日光灯的波长不同。

而太阳能电池以或白炽灯之波长为较适用。

而且太阳能电池有三种，其中太阳能电子计算器上的太阳能电池是属于「室型的非晶」，如果长期拿到户外曝晒，且串并联为较大电压及电流时，将导致其部连结组织烧断而损坏。

太阳能电池能量的转换效率较低，单晶硅可以达到17－20％，多晶硅达到14％。

1.2充电控制器：SV26-02A特征参数蓄电池过充电压：28.7±0.1V ~29.1±0.1V过充恢复电压：26.0±0.1V蓄电池过放电压：21.6V±0.1V过放恢复电压：25.5V±0.1V电压显示精度：±0.1V电流显示精度：±0.2A过压保护：≥32V±0.1V工作原理当太照射在太阳电池板上，产生充电电流，给蓄电池充电，使蓄电池电压不断升高。

当蓄电池电压升高到过充电压(28.7V)时，第一组方阵被断开，停止充电，另一组方阵仍处于充电状态。

当蓄电池电压继续升高到29.1V时，第二组方阵被断开，停止充电。

此时蓄电池不断给负载供电，使蓄电池电压有所下降，当蓄电池电压下降到过充恢复电压26.0V时，太阳能电池自动恢复充电。

总之在有的情况下，蓄电池电压能使终维持在26V~29.1V之间，多余的能量直接流向负载，使蓄电池工作在浮充状态。

在遇连阴雨天的情况下，蓄电池将得不到充电，而使蓄电池过放。

本设备具有过放切离的功能。

当蓄电池电压下降到过放电压21.6V时，控制板上过放指示灯(红色)亮，同时控制器中的输出继电器动作，切断负载以保护蓄电池。

系统接线图1.3蓄电池特征参数：额定电压：2V额定容量：500Ah（10HR）工作原理在化学电源的装置中，可以实现氧化还原反应中还原剂失去电子的氧化过程和氧化剂得到电子的还原过程，而且，氧化反应和还原反应是在不同的电极上分别进行的，由此便产生了电流。

为了区别于化学反应中的氧化还原反应，电池中的氧化还原反应习惯称为电流的成流反应。

为了实现上述的化学能转变为电能这一过程，必须满足以下条件：1）化学反应中失去电子的氧化过程（放电时在负极进行）和得到电子的还原过程（放电时在正极进行），必须分别在两个区域进行，这不同于一般化学反应的氧化还原反应；2）两电极之间必须有电解质溶液或胶体；3）电极反应过程中电子的传递必须经过外线路，这点区别于金属腐蚀的氧化还原过程。

2、设计计算2.1常用术语直接辐射：太阳以平行光线的方式直接投射到地面。

占辐射量的60％左右，影响辐射强弱的因素很多，其中最主要的是太阳的高度角，其次是大气的透明度。

散射辐射：地面上收到来自天穹2π的体角向下的大气等的散射。