辐射 能

,气候,气象,地形和地物等),设计的太阳能电池方阵及蓄电池电源系统既要讲究经济 

效益

,又要保证系统的高可靠性. 某特定地点的太阳辐射能量数据, 以气象台提供的资料为依

据

, 

 

供设计太阳能电池方阵 用

.这些气象数据需取积累几年甚至几十年的平均值. 地球上各地

 

区受太阳光照射及辐射能变化的周期为一天

24h.

 

处在某一地区的太阳能电 池方阵的发电量

 

也有

24h 的周期性的变化,其规律与太阳照在该地区辐射的变化规律相同. 但是天气的变化

将影响方阵的发电量

.如果有几天连续阴雨天,方阵就几乎不能发电,

 

只能 靠蓄电池来供电

, 而

蓄电池深度放电后又需尽快地将其补充好

. 

 

设计者多数以气象台提供的 太阳每天总的辐射能

量或每年的日照时数的平均值作为设计的主要数据

. 由于一个地区各年

    的数据不相同,为可靠起见应取近十年内的最小数据.根据负载的耗电情况,在日照和无日 
照时

, 均需用蓄电池供电. 气象台提供的太阳能总辐射量或总日照时数对决定蓄电池的容量 

大小是不可缺少的数据

. 对太阳能电池方阵而言, 

 

负载应包括系统中所有耗电装置

(除用电器

 

外还有蓄电池及线 路

,控制器等)的耗量. 方阵的输出功率与组件串并联的数量有关, 串联是

为了获得所需要的工作电压

, 

 

并联是 为了获得所需要的工作电流

,适当数量的组件经过串并

联即组成所需要的太阳能电池方阵

. 3 

 

蓄电池组容量设计 太阳能电池电源系统的储能装置主

要是蓄电池

. 

 

与太阳能电池方阵配套的蓄电池通常工 作在浮充状态下

, 其电压随方阵发电量

和负载用电量的变化而变化

. 

 

它的容量比负载所需的 电量大得多

.蓄电池提供的能量还受环

境温度的影响

.为了与太阳能电池匹配,

 

要蓄电池工 作寿命长且维护简单

. (1)蓄电池的选用 

能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多

,目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池, 普通铅

酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种

. 国内目前主要使用铅酸免维护蓄电池 , 因为其固有 

的

"免"维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,

 

特别 是无

人值守的工作站

. 普通铅酸蓄电池由于需要经常维护及其环境污染较大, 

 

所以主要适于 有维

护能力或低档场合使用

.碱性镍镉蓄电池虽然有较好的低温,过充,过放性能,

 

但由于 其价格较

高

,仅适用于较为特殊的场合. (2)

 

蓄电池组容量的计算 蓄电池的容量对保证连续供电是很重

要的

.在一年内,方阵发电量各月份有很大差别. 方阵的发电量在不能满足用电需要的月份, 要

靠蓄电池的电能给以补足

; 

 

在超过用电需要的 月份

,是靠蓄电池将多余的电能储存起来.所以

方阵发电量的不足和过剩值

,

 

是确定蓄电池 容量的依据之一

.同样,连续阴雨天期间的负载用

电也必须从蓄电池取得

.所以,

 

这期间的 耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一

. 因此,蓄电池

 

的容量

BC 计算公式为: BC=A×QL×NL×TO/CCAh(1)式中:A 为安全系数,  

取

1.1～1.4 

之间

; QL 为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数;NL 为最长连续阴雨天数;TO 
 

为温 度修正系数

,

 

一般在

0℃

 

以上取

1,-10℃

 

以上取

1.1,-10℃

 

以下取

1.2;CC 为蓄电池放

 

电 深度

,

 

一般铅酸蓄电池取

0.75,

 

碱性镍镉蓄电池取

0.85. 4 

 

太阳能电池方阵设计

(1)太阳

 

能电池组件串联数

Ns 将太阳能电池组件按一定数目串联起来,就可获得所需要的工作电压,

但是

,

 

太阳能电池组 件的串联数必须适当

.串联数太少,串联电压低于蓄电池浮充电压,方阵就

 

不能对蓄电池充 电

.如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时,充电电流也不会有明显的

增加

.因此, 只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时,才能达到最佳的充电

状态

. 计算方法如下: Ns=URUoc=(Uf+UD+Uc)Uoc(2)式中:UR 为太阳能电池方阵输出

最小电压

;Uoc 

 

为太 阳能电池组件的最佳工作电压

;Uf 为蓄电池浮充电压;UD 为二极管压降,

 

一般取

0.7V;UC 为其它因数引起的压降. 蓄电池的浮充电压和所选的蓄电池参数有关, 应等

 

于在最低温度下 所选蓄电池单体的最大工作电压乘以串联的电池数

. (2)太阳能电池组件并

 

联数

Np 

 

在确定

NP 之前,我们先确定其相关量的计算方法. ① 将太阳能电池方阵安装地点

 

的太阳能日辐射量

Ht,

 

 

转换成在标准光强下的平均日辐 射时数

H(

 

日辐射量参见表

1):

    H=Ht×2.778/10000h(3)式中:2.778/10000(h?m2kJ)

 

为将日辐射量换算为标准光 强

(1000Wm2) 下 的 平 均 日 辐 射 时 数 的 系 数 .   ② 太 阳 能 电 池 组 件 日 发 电 量 
QpQp=Ioc×H×Kop×CzAh(4)式中:Ioc 

 

为太阳能电池组件 最佳工作电流

;Kop 为斜面修