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太阳能光伏发电照明系统设计

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太阳能光伏发电照明系统设计
（环境与城市建设学院 安全工程01班）
摘 要：本文简要分析在高校自习室或其他大型公共照明的地方。简要介绍太阳能
电池组件的选择，对蓄电池实现分支同时均分充管理，提高太阳能的利用率和系统
的寿命。太阳能光伏发电系统的效率优化。
关键词：太阳能光伏发电；LED照明；分只同时均充；PLC；

0 引言
绿色能源和可持续发展问题是人类发展
面临的重大课题。开发新能源及对现有能源
的充分利用受到社会的普遍关注。在中国，
照明所消耗的电能占全国用电总量的12%
左右，在能源消耗中电能占有很大的份额
【1】
。作为一种取之不尽、用之不竭,安全环

保的能源备受亲睐.太阳能光伏发电与LED
照明的结合应用将是能源和环保主题中的
一大亮点。

1 太阳能光伏发电照明系统
太阳能光伏发电照明系统主要由太阳能
电池方阵，控制器，蓄电池和灯具等。

（1） 太阳能光伏发电的基本原理：利用
太阳光辐射能作用于半导体板，当
太阳光入射能量大于半导体板的导
带底与价带顶之间能量差事，板里
的电子从价带激发到导带，一个个
光生电子——空穴对载流子，并随
即被半导体板里原处于平衡状态的
P—N结势垒电场作用，电子——空
穴对被分离，扩散，电子留在N区，
空穴留在P区，在不断的激发，分
离，扩散的过程中，在P——N结两
侧分别积累了大量空穴和电子，形
成强大的势垒电势，即光生电势。
这就是将太阳能转化为电能的总过
程【2】。
其基本原理系统框图如图1所示[3]。

太阳能电池板 DC\DC转换模块 蓄
电
池

LED
灯具

PLC
图1 照明系统框图
（2） PLE的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和充电电压。实现快捷、平稳、高效充电，并在充电过程中减少损耗，尽量延长蓄电池的
寿命，同时防止蓄电池过充电和过
放电。
（3） DC\DC转换模块将为蓄电池输出非稳定电压转换成稳定的直流电压，对蓄电池组分只同时均衡充电，是蓄电池组储存能量。 传统的充电方法是把蓄电池串联起来，统一充电。这种充电方法没有考虑到分只蓄电池之间的内阻、容量、化学特性的差异，易使蓄电池组中一些产生过充放电，是电池性能下降，从而导致整组蓄电池性能急剧下降。为此，采用一种新型的蓄电池充电方法——分只同时均充法，充电原理如图2所示。首先，太阳能电池板的输出电压经过各均充模块对各只蓄电池均衡充电，同
时管理系统对各只蓄电池进行实时
电压检测。若发现某蓄电池达到充
电满值电压时，由PLC发出指令，
立即停止对该只蓄电池的充电，其
余未充满的各只蓄电池继续均衡充
电，直至所有蓄电池都充满未止。
蓄电池分只同时均充法既保证了蓄
电池组中每只蓄电池均能充满，又
能保证每只电池不会发生过充电及
过发电情况，提高了蓄电池组容量
的有效利用率及每只蓄电池的使用
寿命。

图2 据充模式原理图
（4） 蓄电池。在光伏发电系统中，蓄电池对系统产生的电能起着存储和调节作用。高校的教室、自习室、及其他的公共照明的场所,无论是晚上,还是连续的阴雨天气都需要保证连续稳定的供电.此时就需要蓄电池作为介质来解决这个问题.蓄电池能将电能转化化学能储存起来,需要时再把化学能转化为电能释放出来供负载在使用。 选用原则：保证在两个连续阴雨天之间的最短间隔天数内的发电量，不进攻负载使用，还需要补充蓄电池在最长连续阴雨天内所消耗的电
量。
蓄电池的安装容量计算公式如下[4]：
蓄电池安装容量（Ah）=负载工作电
流（）×（工作时数/天）×（连续
阴雨天数+1）/蓄电池有效效率
下面是光伏应用系统常用蓄电池技
术对比的研究结果，如表1所示[5]。

控制模块
RS-23

2总线

均充模块 据充模块 据充模块
太阳能电
池板
表1 光伏照明系统常用的蓄电池对比结果
蓄电池种类 Vdc/V Wh/kg 价格/（元/Wh） 自放电/%月） 容量计算 循环寿命/次数 备注

镍镉蓄电池 1.2 50 1.4～1.8 15%～30% 67%～75% 500 有记忆效
应，充放
电控制电
路简单
镍氢蓄电池 1.2 60 2.4～2.6 25%～35% 55%～65% 700 充放电控
制电路简
单
锂蓄电池 3.6 100 4.0～4.5 2%～5% 95% 1000 防止过充
电，过放
电
小型阀控密封铅酸蓄电池 2.0 30 0.6～0.8 5% 90% 400 防止过充
电，过放
电
综合考量，根据其性价比与环境保护，采用锂蓄电池较为理想。 （5） 灯具。光源发展历史为：白炽灯直管型荧光灯高校电子节能灯

LED灯。各类灯具如表2所示。

表2 各类灯具总效率对照
使用光源 LED 荧光灯 普通灯泡

光源光效/Lm/W 90 80 20
电源效率/% 90 85 10
有效光照效率% 90 60 60
灯具取光效率/% 90 60 60
寿命/h 50000 2000 200
综合各种灯具的实际效率为：LED:90×0.90×0.90×0.90=65.61 Lm/W；荧光灯计算：80×0.85×0.60×0.60=24.5 Lm/W；普通灯泡：20×0.10×0.60×0.60=7.2 Lm/W。可见，LED灯具时一般荧光灯的2.6倍，是普通灯泡的9倍【6】。并且LED具有节能环保、体积小、显色性高（能为自习或其他照明场所营造一个更加舒适的视觉环境）等特点。因此，采用LED作为灯具较为理想。 （6） 太阳能电池的选择。目前世界上应
用最广泛的太阳能电池，是单晶硅
电池、多晶硅电池、薄膜太阳能电
池等3种光伏产品。单晶硅电池，
是建立在高质量单晶硅材料和相关
加工处理工艺基础上的，它的转换
效率高技术也最为成熟。多晶硅电
池与单晶硅相比由于所使用的硅远
比单晶硅少，其成本远低于单晶硅
电池，因此有独特的优势。但由于
它存在的晶粒界面和晶格错位的明
显缺陷，造成多晶硅的光电转换效率一直无法突破20%，低于单晶硅电池。面薄膜太阳能电池则是另一种光伏发电方式。目前，薄膜电池主要有硅基薄膜电池、化合物半导体
薄膜电池、燃料敏化TiO2电池。3
种电池转换效率如表3所示。

表3 三种太阳能电池效率对比
电池类型 单晶硅电池 多晶硅电池 薄膜电池

转换效率（%） 15～21 10～18 8～13

高校图书馆或其他照明场所如果是平顶的楼顶的面积都比较大，例如衢州学院的图书馆，有效使用面积就达1500Km2以上，不缺太阳能电池组件的摆放面积。应此，建议使用较为经济多晶硅电池，作为太阳能发电板阵列【7】。 2 太阳能光伏发电照明系统的效率优化 （1） 提高光伏组件的发电效率 目前硅太阳能电池的较为理想转换效率的上限值为33%左右，而其材料效率的提升空间相当有限，因此将光伏组件性能充分利用是大有可为的。首先，应选择最佳倾角，同城该倾角值为当地的纬度值[8]。其次，在电池片受光面增加增透膜，在其背光面涂上增反膜，提高光能使用效率。最后，每年用湿毛巾擦拭受光面，提高光线的入射效率。 （2） 采用具有UPS功能的并网光伏系统 这样做的优点。首先，对于特殊情况蓄电池不能完全供给电量，而又要保证有电。并网后能保证持续稳定供电。其次，将多余的电输送市电，这样不仅提高电能的利用率，还可以增加收益。最后，市电还可以自动给蓄电池充电，保证蓄电池长期处于浮充状态，延长蓄电池的使用效率。
3 总结
太阳能作为清洁并且取之不尽用之
不竭的能源和LED新型节能灯具，再加上科
学技术的发展，太阳能光伏发电照明系统必
将广泛运用。
[参考文献]
[1]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电应用技
术[M].化学工业出版社，2005.9～22.
[2]刘洋洋.绿色生态住宅小区太阳能光伏
发电系统的应用刍议[J].科技
风,2011.225.
[3]余发平.LED光伏照明系统优化设计[D].
合肥：合肥工业大学,2006(5)5～48.
[4]刘慧萍，刘慧雯.太阳能光伏发电路灯照
明工程设计方法探析.[J].新能源与环
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[5]Deo Prasad,designing With solar
Power Images Publishing.Dist A/C.2006.
[6]冯忠,张玉珍.研发楼太阳能光伏发电
-LED照明系统构想[J].有色冶金设计与研
究,2009,30(5).
[7]闫智勇，马晓丽，闫智广.高校图书馆太
阳能光伏照明系统应用与研究[J].深圳职
业技术学院报，2010，33（5）.
[8]Robert Foster,Majid Gharssemi,Alma
Cote.Solar Energy Renewable Energy And
The Environment[M].人民邮电出版社，2007
（1）.116～117.
A Desige Of Solar Photovoltaic Power
Generation

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光伏太阳能LED路灯照明系统设计

光伏太阳能LED路灯照明系统设计

光伏太阳能LED路灯照明系统设计赵敏;董慧敏【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)013【摘要】A kind of intelligent control system for LED streetlight is designed according to the principle of photovoltaic solar power generation. This system takes STC12C5410AD single chip as the control core, and the peripheral circuit is composed of voltage acquisition, load output detection, driving display, over current, short circuit, induction thunder protection, battery management, keyboard input and other circuits. It uses intelligent controller to realize the automatic charging and discharging of the battery, the automatic lightening and extinguishing of LED streetlightto make the lighting of photovoltaic solar power LED streetlight more intelligent, and meet the needs of the practical application.%依据光伏太阳能发电原理设计了一种LED路灯智能控制系统，该系统以STC12C5410AD单片机为控制核心，由电压采集、负载输出检测、驱动显示、过流、短路、感应雷保护、蓄电池管理及键盘输入等电路构成外围电路，采用智能化控制器实现蓄电池的自动充放电、LED路灯自动点亮与熄灭，使光伏太阳能LED路灯照明更加智能化，满足实际应用的需要。

太阳能光伏照明系统的设计与实现

太阳能光伏照明系统的设计与实现

太阳能光伏照明系统的设计与实现摘要：本文在探讨光伏发电原理和LED发光特性的基础上，设计制作了一套太阳能光伏发电跟踪系统，并进行了测试分析，提高了光电转换效率，并以此为电源，设计出可实用的太阳能光伏照明系统，该系统不仅能作为太阳能路灯和台灯使用，而且使用方便，具有光控等功能，该系统能用于家庭和实验室等需要照明的地方，节能减排效果明显，具有很好的应用前景。

关键词：光伏发电跟踪系统 LED照明系统节能减排Design and production of solar photovoltaic lighting systemAbstract:In this paper, on the basis of a comprehensive study of photovoltaic power generation principle and LED light-emitting properties.We designed a set of solar photovoltaic tracking system, which were tested and analyzed to improve the photoelectric conversion efficiency, and as a power source, we designed a useful solar photovoltaic lighting system. The system can not only use the solar lights and lamps, and easy to use, with light control and other functions. It can be used for home and laboratory where the need for lighting, energy saving effect is obvious, with good prospects.Key Words:Photovoltaic power generation, Tracking System, LED lighting system,Energy saving目录一、引言 (3)1.1国内外研究现状及发展趋势 (3)1.2课题研究的目的与意义 (5)1.3该课题的研究内容 (6)二、太阳能跟踪系统 (6)2.1跟踪运行流程 (7)2.2跟踪系统电路原理 (8)2.3实验数据及处理 (9)三、LED发光的特性 (10)3.1 LED的发光原理 (10)3.2 LED的光源特点 (12)3.3 LED的电特性 (12)3.4 LED的驱动方式 (13)四、太阳能LED照明系统 (13)4.1系统示意图 (13)4.2系统硬件电路图 (14)4.3 电路元件的参数 (14)4.4 光控电路 (18)4.5 恒流驱动电路 (19)五、致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)一、引言1.1国内外研究现状及发展趋势1.1.1太阳能产业国外发展状况国际上，光伏发电发展迅猛。

太阳能LED照明系统研究与设计

太阳能LED照明系统研究与设计

太阳能LED照明系统研究与设计太阳能LED照明系统是一种利用太阳能作为能源的照明系统，该系统通过将太阳能光转化为电能，以驱动LED光源进行照明。

太阳能是一种可再生能源，不仅环保、可持续，而且成本低廉，因此太阳能LED照明系统在各种应用领域有广泛的应用前景。

光电转换模块是太阳能LED照明系统的核心部分，主要包括太阳能电池板和光电转换器。

太阳能电池板是将太阳能光转化为电能的关键部件，其采用光伏效应将太阳能光转化为直流电能。

太阳能电池板的选用应根据需求确定功率和面积，并选择高效率、高可靠性的产品。

而光电转换器则是将太阳能电池板输出的直流电能转化为交流电能，以供给LED光源使用。

电池模块主要包括蓄电池和电池管理系统。

蓄电池用于储存太阳能电池板输出的电能，以使照明系统在夜间或光照不足时能够正常工作。

电池管理系统则负责监测和管理蓄电池的电荷和放电状态，以保证蓄电池的正常使用寿命和性能。

控制模块是太阳能LED照明系统的智能化管理部分，主要包括光控、时间控、亮度调节和远程监控等功能。

其中光控功能可根据实际光照情况调整LED照明系统的工作状态，以达到节能的目的；时间控功能可设置照明系统的工作时间，自动按时开启和关闭；亮度调节功能可根据需要调节LED光源的亮度，以满足不同场景的需求；远程监控功能可通过互联网对照明系统进行实时监测和管理。

照明模块是太阳能LED照明系统的最终输出部分，主要由LED光源和光学器件组成。

LED光源是一种高效、节能的照明光源，采用LED光源可大大提高能源利用率，降低能源消耗。

光学器件则是对LED光源进行光学设计和控制，以获得所需的照明效果，如均匀照明、投射照明等。

综上所述，太阳能LED照明系统是一种利用太阳能作为能源的照明系统，采用太阳能电池板将太阳能光转化为电能，驱动LED光源进行照明。

该系统具有环保、可持续、低成本等优点，在各种应用领域具有广泛的应用前景。

其研究与设计需要考虑光电转换模块、电池模块、控制模块和照明模块等方面的内容，并且还需要根据实际需求制定相应的技术方案，以实现太阳能LED照明系统的优化和性能提升。

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

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。