太阳能电池配套蓄电池和负载的匹配

1、太阳能电池配套蓄电池和负载的匹配1、太阳能电池参数有：空载电压和短路电流，两者乘积为 太阳能电池的功率，即 P=UI，P 为电功率单位是瓦（ W），U为电 压单位是伏（ V），I 为电流单位是安（ A）。还有工作电压和工作 电流，工作电压一般为空载电压的 80%-90%，工作电流一般为短 路电流的 80%-90%。2、蓄电池（也称电瓶）蓄电池的最佳充电电流和放电电流， 一般按 10 小时充、放电率计算。例如： 10AH的电瓶，其充电电 流最佳为 1A，最佳放电电流也是 1A。7AH的电瓶即为 700mA。40AH 的电瓶为 4A。充、放电电流过大都会对电瓶的寿命有一定的影 响。3、太阳能电池如

2、何给蓄电池相匹配如：一天要把12V10AH的电瓶充满，就可选用电压为 15V-18V，电流为 1A 的太阳能电 池板。要是要求两天将电池充满，那用15V500mA的太阳能电池板就可以了。一天按太阳照射 10 小时计算。如：一天要把 12V40AH 的电瓶充满，可选用电压为 15V-18V，电流为 4A 的太阳能电池 板，或选取电流为 1A 的电池板用四块并联使用。如果要求两天 将电瓶充满，那么太阳能电池板选 2A 的电流即可。充电时，太 阳能电池的电压要高于电瓶电压 20%-30%。4、太阳能电池和电瓶如何与负载匹配如： 12V10AH 的电瓶 充满电后，可供 12V10W的节能灯工作 8 小

3、时。 10W节能灯的工 作电流为 I=P/U ，10/12=0.8A 。电瓶按 10 小时放电率计算，正 常放电电流为 1A，考虑到效率问题， 所以灯可以正常工作 8-10 小时。如用 40W灯泡，电流为 40/12=3.3A ，那就只能工作 2-3 小时。或者这样计算， 10W的太阳能电池给蓄电池充电，供 10W 的灯来用电，按理想状态来讲，充电 10小时就能用电 10 小时， 而实际上是达不到的，只能用 7-8 小时。如果用 40W灯照明，那 就只能用 2 小时了。太阳能光伏知识1、太阳能电池发电原理： 太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。 能 产生光伏效应的材料有许多种，如

4、：单晶硅，多晶硅，非晶硅， 砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描 述光发电过程。 P 型晶体硅经过掺杂磷可得 N 型硅，形成 P N 结。 当光线照射太阳电池表面时， 一部分光子被硅材料吸 收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由 电子在 P-N 结两侧集聚形成了电位差， 当外部接通电路时， 在该 电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。 这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。2、晶体硅太阳电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从 19 世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一 切，甚至人类的思

5、维， 20 世纪末 我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳电池是近 15 年来形成产业化最快。 生产过程大致可分为五个步骤： a、提纯过程 b 、拉棒过程 c 、 切片过程 d 、制电池过程 e 、封装过程。3、太阳电池的应用：上世纪 60 年代，科学家们就己经将太阳电池应用于空间技 术通信卫星供电， 上世纪末，在人类不断自我反省的过程中， 对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切， 不仅 在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太 阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌 溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、 海水淡化系

6、统、城镇中路标、高速公路路标等。在世纪之交前后 期间，欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自 然界村落供电系统纳入发展方向。 太阳电池与建筑系统的结合已 经形成产业化趋势。4、太阳电池基本性质：a 、 光 电 转 换 效 率 % 评 估 太 阳 电 池 好 坏 的 重 要 因 素。 目前：实验室 24%，产业化： 15%。 b、 单体电池电压 V ：0.4V 0.6V 由材料物理特性决定。 c、填 充 因 子 FF%： 评 估 太 阳 电 池 负 载 能 力 的 重 要 因 素 。 FF=(Im×Vm)/(Isc ×Voc)其中：Isc 短路电流，Voc开路电压

7、， Im最佳工作电流， Vm最佳工作电压； d、 标准光强与环境温度 地面： AM1.5 光强， 1000W/m2 ，t = 25； e、温度对电池性质的影响， 例如：在标准状况下 ,AM1.5 光强， t=25 某电池板输出功率测得为 100Wp,如果电池温度升 高至 45时，则电池板输出功率就不到 100Wp 使用太阳能供电 系统的相关说明蓄电池（也俗称电瓶）是太阳能供电系统的重要器件，它的 主要功能， 是把太阳能电池板发的电能即时储存在电瓶内， 以供 用电设备使用， 蓄电池具有储存电能和稳定电压的作用。 蓄 电池的主要技术参数是电压和容量。 电压是指蓄电池的额定电压 即正常工作电压，一般

8、有 3V、6V、12V、24V、36V 等。容量是指 蓄电池储存电量的能力，一般常见的有 4AH、 6AH、 12AH、 20AH、 40AH、60AH、120AH等。如以 40AH电瓶为例，表示以 4A 电流给 蓄电池充电时， 10 小时可以充满；若以 1A 电流充电，则需要 40 小时才能充满。反之放电时也是如此。一般情况下，蓄电池的充 放电时间，按 10 小时充放电率为宜。 用太阳能电池给蓄 电池充电时，太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压 20%-30%，才能保证给蓄电池正常充电。 如给 6V 蓄电池充电需要 用 8-9V 太阳能电池， 给 12V 蓄电池充电需要用 15-18V 太

9、阳能电 池。 至于用太阳能电池板给蓄电池充电时，如何匹配为好，主 要是看你的实际需要。 如果是用于普通家庭， 即白天用太阳能给 蓄电池充电，晚上照明。如：蓄电池选用 40AH 电瓶，太阳能电 池选用 305*457MM（15V400MA）10 片并联，电压为 15V、电流为 4A，那么用 10 小时可以把电瓶充满。若用 20片并联，用 5小时 可以充满。同样 400*200MM（ 10W）的单晶硅太阳能板，用 5 片 并联，电压为 18V，电流约为 4A，10 小时可把 40AH电瓶充满。 太 阳能电池 305*457MM（15V400MA），功率约为 5 瓦，功率 =电压 * 电流（ P=U

10、I），10 片并联为 50 瓦，白天充电 10 小时充的电量为 500瓦时。晚上可供 100瓦灯泡，用电 5 小时，即用电量也为 500 瓦时。若使用 200 瓦用电器，就只能工作 2.5 小时。 用太阳能 电池给蓄电池充电时， 最好在充电电路中加一只整流二极管， 以 保证在晚上蓄电池不会通过太阳能电池板反向放电。若加装上 充、放电自动保护器更好， 可以保证蓄电池不至于过充电或过放 电，对延长蓄电池的寿命有好处，蓄电池的寿命一般为 1-2 年。 若要使用 220V 用电器，则要使用专用的逆变电源。几例太阳能发电供电系统民用太阳能发电供电系统1、 5W简易型太阳能发电照明系统：包括 305*45

11、7MM太阳能 电池板一块， 1N5404 3A 整流二极管一只， 12V7AH松下免维护电 瓶一块， 12V9W节能灯一盏，白天充电一天，晚上可工作 3-4 小 时。价格： 330 元/套。2 、 10W简易型太阳能发电照明系统：包括 305*457MM太阳 能电池板两块， 1N5404 3A 整流二极管一只， 12V7AH松下免维护 电瓶一块， 12V9W节能灯 2 盏，白天充电一天，晚上可工作 3-4 小时。价格： 660元/ 套。3 、20W太阳能发电系统： 包括多晶硅太阳能电池 20W一块， 密封蓄电池： 12V/20AH一块（ 自备）， 控制器一个， 12V9W节能 灯 2 盏， 3

12、00W逆变器一台。价格： 1300 元/套。4 、 50 瓦多晶硅太阳能发电系统：包括多晶硅太阳能电池 板 50W ，密封蓄电池： 12V/40AH 一块（自备）， 控制器一台， 500W逆变器一台。 12V9W节能灯 2 盏。 3400 元/ 套。5 、 50 瓦非晶硅太阳能发电系统：包括非晶硅太阳能电池 板 50W ，密封蓄电池： 12V/40AH 一块（自备）， 控制器一台， 12V9W节能灯 2 盏。 500W逆变器一台。 2800 元/ 套。6 、太阳能庭院灯：包括 10W晶硅太阳能电池板、 12V9W节 能灯、 12V7AH免维护电瓶、智能光伏控制器。 680 元/ 套。7 、太阳

13、能电源控制器： A 型：有过压、欠压、接反、过载 短路保护功能 220 元/ 台；B 型：除具有 A型的全部功能外，还 有光控功能，白天充电晚上自动点亮灯 240 元/ 台。C型还有定 时和红外控制功能 360 元/ 台。8 、系列逆变电源： 70W80元， 120W120元， 150W140元， 300W220元， 500W360元。 12V9W节能灯 16 元。 光伏独立电站 组成图照明相关术语光通量：光源每秒种发出的可见光量之和， 简单说就是发光量。单位：流明（ lm） 照度：单位面积内入射 的光通量，也就是光通量除以面积所得到的值。单位：勒克司 （ lux ）。照度分为水平照度和垂直照

14、度。 水平照度为光通量入射水平 表面的照度，垂直照度为光通量入射到垂直面的照度。光强：符号 I ，单位 坎德拉 cd ，说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量亮度：符号 L，单位 尼脱 cd/m2 ，说明 发光体在特定方向 单位立体角单位面积内的光通量光效：单位 每瓦流明 Lm/w ，说明 电光源将电能转化为光 的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示平均寿命： 单位 小时，说明 指一批灯泡至百分之五十的数 量损坏时的小时数经济寿命： 单位 小时，说明 在同时考虑灯泡的损坏以及光 束输出衰减的状况下， 其综合光束输出减至一特定的小时数。 此 比例用于室外的光源为百分之七十， 用于室内的

15、光源如日光灯则 为百分之八十。色温：以绝对温度 K 来表示，即将一标准黑体加热，温度升 高到一定程度时颜色开始由深红 -浅红-橙黄- 白-蓝，逐渐改变， 某光源与黑体的颜色相同时， 我们将黑体当时的绝对温度称为该 光源之色温。 光源色温不同， 光色也不同： 色温在 3300K 以下， 光色偏红给以温暖的感觉；有稳重的气氛，温暖的感觉； 色温 在 3000-6000K 为中间，人在此色调下无特别明显的视觉心理效 果，有爽快的感觉；故称为 "中性" 色温。 色温超过 6000K，光 色偏蓝，给人以清冷的感觉，a. 色温与亮度 高色温光源照射下，如亮度不高则给人们 有一种阴气的气

16、氛； 低色温光源照射下， 亮度过高会给人们有一 种闷热感觉。b. 光色的对比 在同一空间使用两种光色差很大的光源， 其对比将会出现层次效果， 光色对比大时， 在获得亮度层次的同 时，又可获得光色的层次。 采用低色温光源照射，能使红色更 鲜艳； 采用中色温光源照射，使蓝色具有清凉感； 采用高色温 光源照射，使物体有冷的感觉。显 色 性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性， 也 就是颜色逼真的程度； 光源的显色性是由显色指数来表明， 它表 示物体在光下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较 全面反映光源的颜色特性。 显色性高的光源对颜色表现较好， 我 们所见到的颜色也就接近自然色， 显色

17、性低的光源对颜色表现较 差，我们所见到的颜色偏差也较大。 国际照明委员会 CIE 把太阳 的显色指数定为 100，各类光源的显色指数各不相同，如：高压 钠灯显色指数 Ra=23，荧光灯管显色指数 Ra=6090。 光 效：衡 量光源节能的重要指标， 就是光源发出的光通量除以光源所消耗 的功率。单位：流明 / 瓦（ lm/w ）。显色分两种： 忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使 用显色指数 （Ra） 高的光源，其数值接近 100，显色性最好。 效 果显色： 要鲜明地强调特定色彩， 表现美的生活可以利用加色法 来加强显色效果。眩 光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可 以造成视觉不舒

18、适称为眩光。 眩光分为失能性眩光和不舒适性眩 光，眩光是影响照明质量的重要因素。电磁干扰： 气体放电灯镇流器在使用过程中， 会通过辐射， 传导等方式对周围电器产生干扰。电磁噪音： 可能使周围电器工作异常甚至失控。 平均寿命： 灯 50%损坏时的时间。高度对比：被识别对象和其背景亮度之差与背景亮度之比 称为亮度对比， 对比影响物体的可见度。 对比大的物体容易被观 察到，并在视觉上产生近距感和兴奋感。太阳能路灯照明系统100W太阳能路灯作为独立的照明系统， 因其具有不受 供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可 以就地安装等特点， 因此受到人们的广泛关注， 又因其不污染环 境，而被

19、称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、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家用照明问题。 近年来，随着 太阳能发电产业的迅速发展， 光伏应用的领域正在逐渐扩大， 各 种光伏新产品不断涌现。 在照明路灯中， 作为技术和艺术相结合 的太阳能照明系统 - 太阳能路灯，已开始在美国、法国、日本等 发达国家很多地区得到广泛应用， 在我国则处于起步阶段。 目前 国内太阳能路灯普遍存在的问题是功率小（光照度相当于 以下的白炽灯） ，在遇到连续阴雨时，只能工作 5 天左右，且在 大面积使用时

20、， 其启动的时差高达十多分钟， 从而严重影响了阳 光电灯的推广和应用。 太阳能路灯系统由太阳能电池组件、蓄 电池、电源控制器、发光组件（一般是 led 光源）组成。其中太 阳能电池板，蓄电池，光源都连接在在控制器上，所以的指令都 有控制器控制。 太阳能路灯的工作原理是， 白天太阳能 电池板把太阳能转化为电能， 传给蓄电池， 晚上蓄电池把电能传 递给负载（光源） ，是一个独立的照明系统。 太阳能路灯独立供 电，无需预埋输电线，环保美观，安装简易方便，可免去敷设电 缆时对植被的破坏， 可用作步行道及公路辅路的照明， 也可用于 乡村、海岛、高速公路等照明。系统每天照明 3-12 小时，可连 续 3-

21、5 个阴雨天气正常工作，标准配置，附支架及配件，亮度及 样式可据客户要求定制，为客户设计经济合理的综合解决方案。1、电池组件： 35Wp/17V太阳能电池板；2、蓄电池： 38Ah/12V 铅酸蓄电池；3、光源： 21W 大功率 LED灯；4 、控制系统：太阳能路灯专用微电脑智能控制器；5 、使用温度： -20 至 70；6 、照明时间： 8 小时， 3 个阴雨天； 注：因太阳能资源的 地区差异，太阳能供电系统的具体配置应根据客户的实际要求及 安装地点的太阳能辐射量而设计； 灯体样式及造型可根据客户要 求单独设计定做。 太阳能路灯的组成 太阳能路灯由以下几个部 分组成：太阳能电池板、太阳能控制

22、器、蓄电池组、光源、灯杆 及灯具外壳。 如输出电源为交流 220V 或 110V，还要配置逆变器。1 、太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心 部分， 也是太阳能路灯中价值最高的部分。 其作用是将太阳的辐 射能力转换为电能， 或送至蓄电池中存储起来。 在众多太阳光电 池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、 多晶硅太阳能电池 及非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足日照好的东西部地 区，采用多晶硅太阳能电池为好， 因为多晶硅太阳能电池生产工 艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很 充足的南方地区， 采用单晶硅太阳能电池为好， 因为单晶硅太阳 能电池性能参数比较稳定。

23、非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的 情况下比较好， 因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较 低。2 、太阳能控制器 无论太阳能灯具大小，一个性能良好的 充电放电控制器是必不可少的。 为了延长蓄电池的使用寿命， 必 须对它的充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充 电。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿功能。 同时太阳能控制器应兼有路灯控制功能，具有光控、时控功能， 并应具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时 间。3 、蓄电池 由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定， 所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd 蓄电池、 Ni-H 蓄电池。

24、 蓄电池容量的选择一般要遵循以下 原则：首先在能满足夜晚照明的前提下， 把白天太阳能电池组件 的能量尽量存储下来， 同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照 明需要的电能。 蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要， 蓄 电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命， 同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹 配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。 太阳能电池功率必 须比负载功率高出 4 倍以上， 系统才能正常工作。 太阳能电池的 电压要超过蓄电池的工作电压 2030%，才能保证给蓄电池正常 负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高 6 倍以上为宜。4 、光源 太阳能路灯采用何

25、种光源是太阳能灯具是否能正 常使用的重要指标， 一般太阳能灯具采用低压节能灯、 低压钠灯、 无极灯、 DLED 光源。 （ 1）低压节能灯：功率小，光效较高， 但使用寿命 2000 小时，电压低灯管发黑，一般适合太阳能草坪 灯、庭院灯。 （2）低压钠灯： 低压钠灯光效高 （可达 200Lm/w）， 但需逆变器， 低压钠灯价格贵， 整个系统造高， 采用较少。 （3） 无极灯：功率小，光效较高。该灯在 220V（纯正弦波，频率 50 赫兹）普通市电条件下使用，寿命可以达到 5 万小时，在太阳能 灯具上使用寿命大大减少和普通节能灯差不多 （因为太阳能灯具 都是方波逆变器，太阳能电源 220V 输出频率、项位、电压都是 不能和普通市电相比的） 。 （ 4）LED：LED灯光源，寿命长，可 达 1000000 小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，在90 Lm/w 。随着技术进步， LED 的性能将进一步提高。笔者认为 LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。5、灯杆及灯具外壳 灯杆的高度应根据道路的宽度、 灯具的 间距，道路的照度标准确定。 灯具外壳根据我们收集了许多国外 太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观