太阳能计算



风光互补路灯设计

 

一、            技术要求及涉及因素：

1、 灯具功率：80W；

2、 连续阴雨天数：3天；

3、 每天亮灯时间：10小时；

4、 系统电压：24V；

5、 灯具使用区域：河北张家口；

6、 河北省张家口≥3 m／s的风速全年累积为 4000～5000h，≥6m／s风速全年累积为3000h以上。年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2；

7、 风力发电和太阳能发电是相互独立的两个系统，不仅能够同时向负载和蓄电池提供直流电能，而且在其中某一发电系统失效时，另一个发电系统依然能够保证对负载的正常供电；

二、容量计算：

1、根据设计要求，路灯功率为80W，工作10h系统总功率P=80W/85%=94W；

2、根据lWh太阳能电池转换太阳能辐射量为4500-5500MJ /年，为安全计，取转换太阳能辐射总量为4500MJ/年，配置的太阳能电池组件的日均发电量应为

1、 Q1=4500÷365÷3.6×0.15×0.8=0.411KWh，式中：0.8为安全系数。

2、 由于道路照明灯具的安装地点的障碍物状况不确定性，灯具安装地点的年平均风速为4m/s，配置的风力发电机的平均功率为0.1kW，日均发电量应为 

3、 Q2=0.1×3500÷365×0.8=0.767KWh,式中：0.8为安全系数。 

4、 风光路灯配置的日均总发电量为1.178kWh，考虑到蓄电池的转换效率为0.7，则实际有效日均发电量为

5、 1.178KWh×0.7=0.82KWh

6、 鉴于风能与太阳能的良好互补性，以年均资源换算而得的日均资源的可靠性良好，加之风光发电的计算值均取低值，并各考虑了0.8的安全系数，所得的日均发电量数据是安全可靠的。

7、 2用电量计算。按配置选用60W的LED灯，以每天亮灯10h计算，灯具每天耗用电量为0.60kWh。配置的蓄电池容量为Q=(140×24)/1000=3.36KWh蓄电池充满的情况下放电量按60%计算，连续放电的时间为

8、 3.36×0.06÷0.6=33.6H，即蓄电池能满足3天不充电且每天可靠亮灯10h。 

9、 设备参数确定

10、             1）蓄电池组的确定 

11、             由C×24V×70%×90%/P=3×10h，式中：24V为蓄电池充放电电压，70%为放电深度，90%为蓄电池误差余量。已知

12、             P=60W/85%=71W,得C=140.87Ah 

13、             根据蓄电池的实际规格以及尽量减少蓄电池数量的原则，取C=140Ah，实际

14、             配置为2V／140Ah蓄电池12块1´组。

15、             （2）风力发电机功率确定 

16、             在太阳能电池不能发电的天气里，通常是连续阴雨天，此时风速和持续时间均大大超过年平均风速和时间，根据气象资料以及该站点的自然环境，在此取该时段内4级风，（C×24V×70%×90%+P1×4×12）/P=12×10h将C和P代人该式，计算得P1=133.4W，根据风力发电机的规格和实际安装和使用的可靠性，取P1=150W。实际配置为：1台150W风力发电机。

17、             （3）太阳能电池板功率确定 

18、             太阳能电池功率的确定。在风力发电机不能发电的天气里，通常是连续晴天，而且每天日照时数大大高于年平均日照时数，根据气象数据和自然环境，取6h/d。

19、             （C×24V×70%×90%+P2×6×6）/P=6×10h代入C和P可计算得P2=59.53W， 

20、             根据太阳能电池板的规格以及安装的方便美观，取P2=75W，实际配置为：75W×2块。

21、              

（二）、太阳能发电系统设计

三、    采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本。

四、 （实际降低系统总损耗20％左右，以下以15％计算）

五、 1、 LED灯，单路、75W，24V系统。

六、 2、当地日均有效光照以5h计算，采用追日系统可提高至6h。

七、 3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点为例）通过控制器夜间

八、 分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。

九、 （例一：晚7点至11点100％功率，11点至凌晨5点为50％功率。合计：7h）

十、 （例二：7：00－10：30为100％，10：30－4：30为50％，4：30－5：00为100％）

十一、    4、满足连续阴雨天4天（另加阴雨前一夜的用电，计5天）。

十二、    逆变后实际输出功率为原功率90%，故所需发电功率为83W。

十三、  电流＝83W÷24V

十四、    ＝3.458 A

十五、    计算蓄电池＝3.458A × 7h ×（4＋1）天

十六、    ＝3.458A × 35h

十七、    ＝120AH

十八、    蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流小于3.458A（加5％

十九、    线损等）

二十、    实际蓄电池需求＝110AH加20％预留容量、再加5％损耗

二十一、             120AH÷ 80% × 105% ＝159AH

二十二、               实际蓄电池为24V /159AH，需要两组12V蓄电池共计：318AH

二十三、               计算电池板：

二十四、               1、LED灯75W、电流：3.458A

二十五、               2、每日放电时间10小时，实际按7小时计算（调功同上蓄电池）

二十六、               3、电池板预留最少20％

二十七、               4、当地有效光照以日均5h计算

二十八、               WP÷17.4V＝（3.458A × 7h × 120％）÷ 5h

二十九、               WP＝101W

三十、    实际线损等综合损耗小于5％

三十一、               电池板实际需求＝92W × 105％＝106W，

三十二、             因为采用互补发电，功率减半。

三十三、               实际电池板需24V /53W，

三十四、               

三十五、             蓄电池300AH、24VDC一块，或12VDC、150AH二块

三十六、             75WLED灯一只，

三十七、             太阳能电池板24VDC、50W一块，或12VDC、50W二块

三十八、             控制器24VDC/10AH一只，具有