太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告[本站推荐]

第一篇：太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告[本站推荐]

太阳能光伏发电系统—照明系统的设计

摘 要：本文介绍一种基于光伏发电的多电源智能管理系统——太阳能照明系统的设计。这个设计，从根本上对太阳能得到全面的了解，掌握太阳能照明的优势，并阐述了太阳能路灯与普通路灯的本质区别，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能路灯照明的太阳能电池，蓄电池，支架等各方面作了一个详细的分析，比较，再根据光伏发电的原理特性，系统采用了智能化控制器，对智能控制器编程序，使得程序可以满足太阳能LED路灯的自动蓄电，自动照明，自动熄灭等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。最后，本文还举出例子，对现在正使用的太阳能路灯进行了分析，研究，明确太阳能发展的趋势及前景。

关键字：光伏发电，太阳能，节能环保，智能控制 绪

论

1.1太阳能照明是发展的趋势

太阳的能源非常巨大，可以说太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。利用太阳能发电的经济性在很多情况下要优于常规的供电方式。太阳能照明本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。其工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由光感开关进行控制，当天黑时能够自动点亮，天亮时又自动熄灭。太阳能灯是光电转换技术的一种应用产品，凭借其节能、环保、无需布线、自动控制、随时变换位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。随着太阳能光伏技术的发展和进步，在民用方面首先应用在照明灯具上。据了解，太阳能的优点已被越来越多的人所接受。作为太阳能应用的系列产品之一，太阳能灯具一直是各方研究和关注的焦点。在已有技术基础上，技术人员与厂商集思广益，在诸多方面取得了突破性进展，为太阳能灯最终走向千家万户打下了坚实基础。专家预测，太阳能照明在未来十年后将会普及，成为未来照明行业发展趋势。1.2太阳能路灯与普通路灯相比较

1.大阳能路灯的造价其实不高，因其使用寿命长，比普通路灯更划算

2.偷盗难，也不划算，太阳能路灯灯杆一般都在8米高以上，偷盗电线不合算 设计思路

太阳能光伏发电系统的基本原理相同，因而太阳能路灯的设计思路也可依据一般的太阳能发电系统，先确定太阳电池组件的功率，然后计算蓄电池的容量。但太阳能路灯又有其特殊性，需要确保系统工作的稳定与可靠，所以在设计时需要特别注意。

太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，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。

现本人想设计一个太阳能路灯的电路.白天充电靠太阳能电池吸收光能产生电能.而LED照明熄灭.夜晚LED点亮进行照明.并有电路保护电池不会过充过放。3 太阳能路灯的组成原理框图及其工作原理 3.1太阳能路灯的组成

太阳能路灯由太阳能电池组件、蓄电池、电源控制器、光源等组成。如图3.1

图3.1 太阳能原理方框

3.2太阳能路灯的工作原理

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。白天的时候，太阳能电池吸收太阳光子能产生电能，通过控制器吧电能储存在蓄电池里，当夜幕降临或者灯具周围的广度较低时，蓄电池通过控制器向光源供电设定的时间后切断，这样就可以照明了。4 各部件的组成及工作原理 4.1硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构，如图4.1。

图4.1 图4.1中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴。

当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电 势差，这就形成了电源，如图4.5所示。

图4.5 由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结，以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。4.2蓄电池的组成及工作原理

太阳能照明必须配备蓄电池才能工作，这是因为：

（1）太阳能电池只能在白天进行光电转化工作，电能在夜晚才能用于照明，因此必须储备在蓄电池内，储备的容量要足够当地连续几个阴天的照明需要。

（2）太阳能电池板的输出能量极不稳定，配备蓄电池后，太阳能灯等负荷才能正常

工作。

由于太阳能路灯采用的是铅酸蓄电池，所以这里只对铅酸蓄电池进行分析。铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下： 1.充电：

蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。充电时，在正、负极板上的硫酸铅会被分解还原成硫酸、铅和氧化铅，同时在负极板上产生氢气，正极板产生氧气。电解液中酸的浓度逐渐增加，电池两端的电压上升。当正、负极板上的硫酸铅都被还原成原来的活性物质时，充电就结束了。

在充电时，在正、负极板上生成的氧和氢会在电池内部“氧合”成水回到电解液中。化学反应过程如下：

（正极）（电解液）（负极）（正极）（电解液）（负极）PbSO4 + 2H2O + PbSO4 → PbO2 + 2H2SO4 + Pb（充电反应）(硫酸铅)（水）（硫酸铅）2.放电

蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。蓄电池连接外部电路放电时，硫酸会与正、负极板上的活性物质产生反应，生成化合物“硫酸铅”，放电时间越长，硫酸浓度越稀薄，电池里的“液体”越少，电池两端的电压就越低。化学反应过程如下：

（正极）（电解液）（负极）（正极）（电解液）（负极）PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4（放电反应）(过氧化铅)（硫酸）（海绵状铅）

从以上的化学反应方程式中可以看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新还原成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。

4.3电源控制器的组成及工作原理

4.3.1系统硬件结构

太阳能路灯智能控制系统硬件结构，如图4.6所示，该 以STC12C5410AD单片机为核心，外围电路主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、LED显示电路及键盘电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集，用于太阳能光线强弱的识别及蓄电池电压的获取。单片机的P3口的两位作为键盘输入口，用于工作模式参数的设置。

图4.6

蓄电池电压采集，用于蓄电池工作电压的识别。利用微控制器的PWM功能，对蓄电池进行充电管理。蓄电池开路保护：万一蓄电池开路，若在太阳能电池正常充电时，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能电池不充电时，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。4.3.2电压采集与电池管理

太阳能电池板电压采集用于太阳光线强弱的判断，因而可以做为白天、黄昏的识别信号。同时本系统支持太阳能板反接、反充保护。

蓄电池电压采集用于蓄电池工作电压的识别。利用微控制器PWM功能对蓄电池进行充电管理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路，控制器将关断负载，以保证负载不被损伤，若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路，控制器由于自身得不到电力，不会有任何动作。当充电电压高于保护电压（15V）时，自动关断对蓄电池的充电；此后当电压掉至维护电压（13.2V）时，蓄电池进入浮充状态，当低于维护电压（13.2V）后浮充关不，进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压（11V）时，控制器自动关闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过PWM充电电路，可使太阳能电池板发挥最大功效，提高系统充电效率。本系统支持蓄电池的反接、过充、过放。4.3.3负载输出控制与检测电路

本系统设计了两路负载输出，每路输出均有独立的控制于检测，具有完善的过流、短路保护措施，电路原理如图4.7所示。

图4.7 注：P1.6为单片机18引脚；P1.7为单片机19引脚；

P3.2为单片机6引脚

负载过流及短路保护：设计了两级保护。第一级采用了R7(0.01Ω康铜丝)以及运放LM358、比较器LM393等器件组成的过流、短路检测电路配合单片机的A/D转换及外部中断响应来实现，这里使用了硬件+软件的方式，LM358的输出送P1.7(A/D转换)口，用作过流信号识别，当电流超过额定电流20%并维持30s以上时，确认为过流；短路电流整定为10A，响应时间为毫秒数量级。第二级采用了电子保险丝保护，当流经电子保险丝的电流骤然增加时，温度随之上升，其电阻大大增加，工作电流大幅降低，达到保护电路目的，响应时间为秒数量级，过流撤消或短路恢复后电子保险丝恢复成低阻抗导体，无须任何人为更换或维修。系统采用了两级保护措施后，在长达数小时时间负载短路实验后，控制器仍没出现电路烧毁现象。解决了用传统保险丝只能对电路进行一次性保护，一旦烧毁必须人为更换的问题，同短路后需手动复位或断电后重新开启的系统相比，也具有明显的优点，简化了维护，提高了系统的安全性能。4.3.4系统软件设计 1..单片机软件编程

本设计方案的硬件电路对应的软件程序包括：主程序、定时中断程序、A/D转换子程序、外部中断子程序及键盘处理子程序、充电管理子程序、负载管理子程序。单片机的软件编程上，以KeilC编译器的Windows集成开发环境μvision2作为软件开发平台，采用C51高级语言编写。按键处理流程如图4.8所示，电压检测子程序如图4.9所示。

图4.8 按键程序流程图

图4.9 电压检测子程序流程图

1.ADS子程序

INT8U ADC(INT8U number)using 2 {number=number&0x0.7；//通道号不超过7

ADS_CONTR= ADS_CONTR e0； //清ADC_FLAG、AD不启动 While（（ADS_CONTR&0x10）=0x10）； 等待A/D转换结束 return（ADC_DATA）；//结束返回 } 2.外部0中断响应子程序

void servise_TNTO0 interrupt 0 using 1 {if（P3_2）//高电平，认为是干扰信号触发中断 return delay 1（5000）； //10ms 延时 if（P3_2=0）

{load_switch_1=LSTOP；//负载开关1关 LOOP1_DL=1； 置负载短路标志 } } 这个太阳能路灯控制器可适用12V或24V工作光伏系统，可以直接驱动只留节能灯或通过逆变器驱动无极灯等作为照明光源，也可以驱动一些直流低压负载用于城市亮化。控制器的两路负载输出可以用于电动车道和人行道的照明，照明时间和工作模式可以灵活设置。着重解决了如何对蓄电池及负载进行有效管理问题，提高了太阳能电池板的使用效率，延长了蓄电池的使用寿命，防止因线路问题而造成的意外事件的发生。4.4各数据计算

4.4.1太阳能电池组件计算

设计要求：负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。

（1）湖州地区近二十年年均辐射量Kcal/cm2，经简单计算湖州地区峰值日照时数约为3.424h；

（2）负载日耗电量=12.2AH（3）所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。

（4）太阳能组件的最少总功率数= 17.2×5.9 = 102W 选用峰值输出功率110Wp、两块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。4.4.2蓄电池计算

蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。

根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量：

12.2×（7+1）= 97.6（AH），选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。4.4.3太阳能电池组件支架 1.倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为广州地区，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。2.抗风设计

在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。

（1）太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。（2）路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：

电池板倾角A = 16o

灯杆高度= 5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm灯杆底部外径= 168mm 焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。

所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。破坏面抵抗矩 W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）

=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3 =88.768×10-6 m3

风荷载在破坏面上作用矩引起的应力= M/W= 1466/（88.768×10-6）=16.5×10-6pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa，其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。

所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。太阳能路灯的实际应用

日前，浙江省质量技术监督局审核通过了由湖州勤上光电股份有限公司提出并组织起草的《浙江省太阳能LED灯地方标准》，将于09年7月1日起实施。“以前没有行业标准，生产什么、怎么生产、产品达到什么技术要求没有明确规定。标准出台后，行业门坎提高了，肯定要淘汰一批不符合标准的企业，企业要做好准备。”国家照明电器标准化技术委员会负责人表示，标准的出台将使太阳能LED产业提前进入规范化调试期，引导行业由无序、无标准状态，向有序、有标准状态转变，“山寨灯”横行的局面将得以改变。

即将实施的《浙江省太阳能LED灯地方标准》是中国大陆地区LED行业首个地方标准，适用于250V以下直流电源或1000V以下交流供电的道路、街路、隧道照明和其它室外公共场所照明用太阳能LED灯。对于照明领域来说，这是一次不小的革命。

本次设计的太阳能路灯的总电路图如图5.1所示，其工作原理：太阳照射在硅光板上，太阳能电池开始工作，使二极管D1跟三极管Q1工作，蓄电池开始蓄电，待蓄电池蓄电完毕后，根据程序的设定，Q1反作用，停止蓄电；到晚上天色昏暗时，设定的程序启动，使蓄电池开始放电，二极管D2，D3，D4，D5，导通，三极管Q2，Q3工作，使LED灯照明，直到第二天早上，预先设定的程序又作用，使LED灯熄灭；当有

太阳照射硅光板的时候，蓄电池又开始蓄电，这样，无限的循环，就可以使路灯自动蓄电，自动照明，自动熄灭，大大减少了人力物力，而且这样的设计，能节约更多的电能。

图5.1 太阳能路灯的总电路图

如图5.2所示，下面是本次设计的实际应用例子。

图 5.2 头顶太阳能板，晒一天太阳能照明6天的新式太阳能路灯，近期出现在了肇庆园区星港街上。从园区城管部门了解到，今年园区将改造多处路灯，推广绿色照明。

在基本完成改造的湖滨街上可以看到一批造型简洁的新式太阳能路灯已经竖立了起来。据路灯施工方相关负责人介绍，这批路灯头顶有一块太阳能板，将光能转换为电

能后自动存储在路灯的蓄电池中。太阳能板晒一天太阳后，可以在蓄电池内储存供路灯正常工作6天所需的电量，即使接下来6天都是阴雨天，路灯照样还能亮起来。

为了保证路灯的照度，这批太阳能路灯还安装了一个特殊的控制转换器，当太阳能发电不能满足路灯照明需要时就会自动切换到普通电源。有了太阳能板、蓄电池和控制转换器的路灯，在造价上自然比普通路灯要贵一些。据该负责人介绍，星港街沿线共要安装1500套太阳能路灯，部分景观带上的照明灯也将使用太阳能灯。

从园区城管部门了解到，今年园区将着手改造部分道路照明，全部使用节能灯具和绿色能源。首期老路灯改造，要把园区8到10条主要道路的老式路灯灯头更换为LED路灯灯头，预计可节电三分之二。另外，中新科技城今年也将改造安装太阳能LED路灯3500套。园区在亮化工程建设中，将尽可能地采用以LED为主的节能型光源和灯具，可比传统光源节能约30%。

据了解到，在厦门，北京，甘肃，上海，广东等城市也开始着手安装新式的太阳能LED灯，这对我国推行节能照明迈出了一大步。结 论

整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。

目前，太阳能LED照明的初投资问题仍然是困扰我们的一个主要问题。但是，太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上LED光效在快速地提高，而价格却在降低。与太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染。所以，太阳能LED照明作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景。参考文献：

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[5] 刘树民，宏伟.太阳能光伏发电系统的设计与施工[D] ．科学出版社 版次：2006-4-1 [6] 冯良桓 张静全.中国太阳能光伏进展[D].西南交通大学出版社 版次：2006年 [7] 张和生．光伏发电系统理论[D] ．太原：太原理工大学，1998． [8] 王七斤.太阳能应用技术[D].中国社会 版次：2005年

[9] Mr West Bridge.Analysis of solar energy applications [R].Beijing： Institute of Nuclear Energy Technology，Tsinghua University，1997.[10] 730C0004-D IEE Proceedings-D： Control Theory and Applications 2002，vol.149，no.3 247～255

致 谢

历时三天，在我参考、收集大量资料和本班同学讨论研究之下，太阳能路灯课题设计总算完成了。

由于设计课题较为困难，期间，我花了较多的时间去收集相关资料，对其进行学习了解。在写这一设计的时候，我对我们的专业有了更深一层的了解和认识，同时也使我对太阳能光伏发电这个领域有了进一步的了解。

感谢指导老师郑老师，在我设计论文期间给了我很多的启蒙及指导。她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。从课题的选择到最终完成，都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向邵师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

第二篇：沈阳地区农田值班房太阳能光伏发电系统设计

沈阳地区农田值班房太阳能光伏发电系统设计

【摘 要】太阳能独立光伏发电系统符合环保节能需求。本文针对辽宁沈阳地区农田值班房设计了一套太阳能光伏发电系统，能够满足农田值班房内日常照明、灌溉及基本娱乐需求，且可以在连续三天阴雨天正常工作。通过估算得系统总投资16100元，静态投资回收期和动态投资回收期分别为1.7和4.8年，具有相当的可行性。

【关键词】农田值班房；太阳能光伏发电系统

1.引言

近年来太阳能光伏发电应用领域越来越广泛。目前太阳能光伏发电应用主要集中于大型并网电站的建设，对于小型分散性光伏系统建设着力不多。目前我国无电地区通常远离大电网、人口稀少、居住分散、交通不便，无法采用电网供电。本文旨在为远离电网的偏远山区设计一套用以解决生活需求的独立光伏发电系统：通过计算所需用电负荷参数，确定所需太阳能电池板的数量及布局，完成独立光伏发电系统的设备选型，进而通过静态回收期、动态投资回收期等对系统进行经济性评价。

2.光伏发电系统的设计

本文的设计以辽宁省沈阳市某农田值班房为例进行设计。沈阳市位于北纬41.77度，年日照时数在2200～3000h之间，年总辐射量120～140kcal/cm2年。查询沈阳气象局气象记录，可以得到沈阳地区最佳倾斜角月平均辐照量的数据。根据最佳倾角=纬度+1的原则，可得太阳能电池板最佳倾斜角度为42.77°。

考虑到农田值班房的照明、灌溉、娱乐等需求，对负载做如下设计：1个15W节能灯，日均工作6h；1个100W的21寸彩色电视机，日均工作4h；1个500W的农用潜水泵，潜水泵设计为一周使用两次，平均工作时间为6h，但因潜水泵使用时所需电量很大，故在设计太阳能发电系统时为了满足用电量的需求，以潜水泵每日都在工作为条件进行负载计算；1个25W的卫星电视接收机，日均工作4h；其他小型电器、手机充电器等10W，日均工作3h，则日平均消耗功率为151.25W。

太阳能电池容量由计算，为安装面日照量 的年最小值（Mw?h/cm2?d）；PL为负载的日平均消耗功率（W）；k为系数（K=K1×K2×K3×K4×K5×K6×K7×K8×K9）；K1：充电效率（取0.97；）K2：太阳能电池组件脏污系数；K3：电池板温度补正系数；K4：直并联接线损失系数；K5：最佳输出补偿系数；K6：蓄电池充放电效率（取0.9）；K7：变换器效率；K8：变压器效率；K9：DC线损率。计算得太阳能电池板的容量为1904.43W，为了提高供电可靠性，确定容量为2250W。蓄电池组为电压24V，于是将3块12V单晶硅太阳能电池板串联安装。

蓄电池的容量由Be=（PL×24×D）/（Kb×V）计算，系统连续阴雨天数设计为3天，蓄电池最大放电深度系数0.7，逆变器转换效率0.92，线损为0.05，则安全系数Kb就为0.61，得蓄电池的容量为743.85A?h。为提高系统可靠性，将蓄电池容量定为Be=750A?h。选择12V电池，串联成24V的电池组，蓄电池组由6块250A?h /12V的蓄电池组成，先两两串联后再并联三组。

逆变器是根据负载总功率进行选择的，根据上文用电负载的总功率为650W，选用功率为800W，输出端口为230V的逆变器。系统电压24V，太阳能电池板单体的工作电流8.38A，因此选择工作电压24V，工作电流10A的充放电控制器。表1为系统设备清单，系统总成本16100元。

3.系统的经济性评价

沈阳市民用电费0.5元/度，太阳能电池方阵日产电量1.6335×9×3.61=53.07kW?h（1.6223为单体太阳能电池板的面积m2；9为太阳能电池板数量；3.61为12月份最佳倾斜面日照量kW?h /m2），全年生产电力价值0.8×53.07×356=9446.46≈9446元，系统总投资16100元，则静态投资回收期为1.7年。

系统总投资29104.1元，其中16100元为光伏系统初建成本，13004.1元为25年（太阳能电池板使用寿命）中每8年更换蓄电池组的费用的折现值金额。安装后的第一年有9446元（全年的电费总额）的净现金流入，假设寿命期内（25年）沈阳地区的市民用电费用保持不变，粗略计算可得动态投资回收期为4.8年。

4.结论

本文针对辽宁沈阳地区农田值班房设计了一套太阳能光伏发电系统，能够满足农田值班房内日常照明、灌溉及基本娱乐需求，且可以在连续三天阴雨天正常工作，通过对太阳能光伏阵列、蓄电池容量的计算、控制器、逆变器的选型等工作，给出了系统配置。对系统的经济性进行了评价。系统的静态回收期为1.7年，考虑到系统在寿命期内的维护更换费用及社会平均利率等因素，动态回收期为4.8年，从技术和经济性角度证明了系统的可行性。

第三篇：基于TMS320F2812 DSP的太阳能独立光伏发电系统设计概要

基于TMS320F2812 DSP的太阳能独立光伏发电系统

设计

世界能源的短缺以及环境污染已成为当今日益严重的问题,改变能源结构,寻找可再生绿色能源愈来愈受到重视。太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁安全等特点,并且太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染、减小温室效应具有重要的意义。针对目前光伏电池转换效率比较低的问题,为了充分有效利用太阳能,对光伏发电系统进行最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)显得尤为必要。本文在分析综述了国内外光伏产业发展现状和光伏发电原理的基础上,设计了基于TI公司TMS320F2812 DSP的光伏独立发电系统。本文所做的主要工作如下:(1)综述了国内外光伏产业发展现状及太阳能电池的基本发电原理,结合太阳能电池的输出特性及其影响因素,分析了最大功率跟踪的必要性,提出了可行的最大功率点跟踪控制方法。(2)在对目前广泛应用的DC-DC变换器拓扑结构的优缺点分析总结的基础上,设计了一种基于Boost控制电路的光伏独立发电系统。(3)分析了铅酸蓄电池充放电过程中的电化学反应机理,设计了满足系统要求的蓄电池充电主电路。该电路能有效控制蓄电池的充、放电,避免蓄电池在应用中出现的过充、过放现象,最大程度地利用光伏电池所发出的电能。(4)设计了以数字信号控制器DSP TMS320F2812为核心的光伏独立发电系统,并设计了辅助电源电路、保护电路、人机交互电路等组成部分。(5)扩展了CAN总线接口,为光伏发电系统组网奠定了技术基础;引入了GSM技术,利用SMS(Short Message Service)技术远距离传输数据,实现了远距离系统工作状态的监控。同主题文章 [1].潘玉良,施浒立.光伏发电系统最大输出效率探索' [J].电子工程师.2001.(09)

[2].李钟实.太阳能光伏发电知识问答(二)' [J].电子世界.2009.(10)

[3].吕贝,邱河梅,张宇.太阳能光伏发电产业现状及发展' [J].华电技术.2010.(01)

[4].李兵.可卷曲的太阳能电池' [J].可再生能源.2005.(05)

[5].新型透明太阳能电池' [J].通信电源技术.2006.(01)

[6].艾雨.基于MATLAB遗传算法工具箱的太阳能电池最大功率点研究' [J].科协论坛(下半月).2009.(08)

[7].[8].[9].[10].太阳能光伏:未来希望与人类梦想' [J].电源世界.2009.(09)

李静波.太阳能电池的最新技术' [J].汽车电器.1989.(06)

太阳能电池' [J].电子科技文摘.2002.(06)

朱海峰.“衣物”太阳能电池' [J].高科技与产业化.2010.(03)

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第四篇：太阳能光伏系统安装管理规定

太阳能光伏系统设安装管理规定

1．目的：

规范太阳能光伏系统安装操作，安全、高效的完成太阳能光伏系统的安装。2．适用范围

适用于本公司所有太阳能光伏系统的安装。

3．职责

3.1国内系统部负责该规定的制定、修订。

3.2 国内系统部技术人员负责系统的安装、调试和验收。

4．工作程序 4.1安装方案

4.1.1光伏系统安装前应具备以下条件：

（1）设计文件齐备，且已通审批。若系统需要并网，则并网接入系统需已经获有关部门批准并备案。（2）施工组织设计与施工方案已经批准。

（3）建筑、场地、电源、道路等条件能满足正常施工需要。

（4）预留基座、预留孔洞、预埋件、预埋管和相关设施符合设计图样的要求，并已验收合格。

4.1.2光伏系统安装施工流程与操作方案应选择易于施工、维护的作业方式。

4.1.3建筑物安装光伏系统时，应对建筑物成品采取保护措施，且安装施工完毕不破坏建筑物成品。

4.1.4施工安装人员应采取以下防触电措施：

（1）应穿绝缘鞋，戴低压绝缘手套，使用绝缘工具；（2）施工场所应由醒目、清晰、易懂的电气安全标识；（3）不得在雨、雪、大风天作业；

（4）在建筑工地安装光伏系统时，安装场所上空的架空电线应有隔离措施；

（5）使用手持式电动工具应符合《手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程》GB 3787的要求。

4.1.5安装施工光伏系统时还应采取以下安全措施：

（1）光伏系统各部件在存放、搬运、吊装等过程中不得碰撞受损。临时放置光伏组件时，其下方要衬垫木，各面均不得受碰撞或重压；

（2）光伏组件在安装时朝阳侧表面应铺遮光板，防止电击危险。（3）光伏组件的输出电缆不得发生非正常短路；

（4）连接无断弧功能的开关时，不得在有负荷或能够形成低阻回路的情况下接通或断开。（5）连接完成或部分完成的光伏系统，遇有光伏组件破裂的情况应及时设置限制接近的警示牌，并由专业人员处置；

（6）接通电路后不得局部遮挡光伏组件，防止热斑效应产生不利影响；（7）在坡度大于10°的坡屋面上安装施工时，应设置专用踏脚板；

（8）施工人员进行高空作业时，应佩带安全防护用品，并设置醒目、清晰、明确的安全标

识。4.2基座

4.2.1基座应与建筑主体结构或地面连接牢固。

4.2.2在屋面结构层上现场砌（浇）筑的基座应进行防水处理，并应符合《屋面工程质量验收规范》GB 50207的要求。4.2.3预制基座应放置平稳、整齐，不得破坏屋面的防水层。

4.2.4钢基座及混凝土基座顶面的预埋件，宜为不锈钢材料或进行镀锌处理，否则在支架安装前应涂防腐涂料，并妥善保护。

4.2.5连接件与基座之间的间隙，应采用细石混凝土填捣密实。4.3支架

4.3.1安装光伏组件或方阵的支架应按设计要求制作。钢结构支架的安装和焊接应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求。

4.3.2支架应按设计位置要求准确安装在主体结构上，并与主体结构可靠固定。

4.3.3钢结构支架焊接完毕，应进行防腐处理。防腐施工应符合《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212和《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB 50224的要求。4.3.4钢结构支架应与建筑物接地系统接地系统可靠连接。4.3光伏组件与方阵

4.3.1光伏组件的结构强度应满足设计强度要求。4.3.2光伏组件上应标注带电警告标识。

4.3.3光伏组件或方阵应按设计间距排列整齐并可靠固定在支架或连接件上。

4.3.4光伏组件或方阵与建筑面层或地面之间应留有安装空间和散热间隙，该间隙不得被施工材料或杂物填塞。

4.3.5在坡屋面上安装光伏组件时，其周边的防水连接构造应按设计要求施工，不得渗漏。4.3.6光伏幕墙的安装应符合以下要求：

（1）光伏幕墙应满足《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139的相关规定；安装允许偏差应满足《建筑幕墙》GB/T21086的相关规定。（2）光伏幕墙应排列整齐，表面平整，缝宽均匀。

（3）光伏幕墙应与普通幕墙同时施工，共同接受幕墙相关的物理性能检测。

4.3.7在盐雾、寒冷、积雪等地区安装光伏组件时，应与产品生产厂家协商制定合理的安装施工方案。

4.3.8在既有建筑上安装光伏组件，应根据建筑物的建设年代、建筑结构选择可靠的安装方案。4.4电气系统

4.4.1电气装置安装应符合《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303的相关要求。4.4.2电缆线路施工应符合《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168的相关按要求。

4.4.3电气系统接地应符合《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的相关要求。

4.4.4光伏系统直流侧施工时，应标识正、负极性，并宜分别布线。4.4.5蓄能型光伏系统的蓄电池四周不得堆放杂物。

4.4.6并网逆变器等控制器四周不得设置其他电气设备或堆放杂物。

4.4.7穿过屋面或外墙的电线应设防水套管，并排列整齐、有防水密封措施。4.5系统调试

4.5.1光伏系统的调试应按单体调试、分系统调试和整套光伏系统调试三个步骤进行。（1）按电气原理图及安装接线图进行，确认设备内部接线和外部接线正确无误。（2）按光伏系统的类型、等级与容量，检查其断流容量、熔断器容量、过压、欠压、过流保护等，检查内容均符合其规定值。

（3）按设备使用说明书有关电气系统调整方法及调试要求，用模拟操作检查其工艺动作、指示、讯号和联锁装置的正确、灵敏可靠。（4）检查各光伏支路的开路电压及系统的绝缘性能。（5）进行系统的联合调整试验。

4.6岗位责任制

4.6.1项目经理和项目技术负责人责任制

4.6.1.1代表企业实施施工项目管理，在管理中贯彻执行国家法律、行政法规、政策和标准；执行企业的各项管理制度，维护企业整体利益和经济权益。

4.6.1.2主持组建项目经理部和制定项目的各项管理制度。4.6.1.3组织项目经理部编制项目管理实施规划。

4.6.1.4对进入现场的生产要素进行优化配置和动态管理，推广和应用新技术、新工艺、新材料和新设备。

4.6.1.5在被授权范围内沟通与承包人、协作单位、发包人和监理工程师的联系，协调和处理好关系，及时解决项目中出现的各种问题。4.6.1.6加强现场文明施工，及时发现和处理例外性事件。4.7现场材料的存放与管理制度

4.7.1建立对进场材料的检验制度，在组织材料分批进场时，除按规定时间及按施工平面布置图指定的堆放区域外，还必须对材料的名称、规格、品种、数量、质量、日期进行检查与验收。防止交货短少、损坏与不符合质量标准的材料进场。在验收中要做到：（1）必须根据《进场材料验收单》上的品种、规格、数量分别采用清数、量方、检尺、过磅等不同方法，逐一进行验收，并根据实际验收情况做好记录。经过验收的材料要成垛、成方堆码到制定位置。

（2）必须按有关规定和标准（国标）严格验收。水泥、钢材要做到随料附证，无质量证明的不予验收，并在未取得合格证之前，工程任何部位都不能使用。（3）各种构、配件进场验收时，要按照加工计划的品名、代号及外形尺寸逐一核对验收。检验不符合要求时，要及时向送料人和承运人提出询问和查对，在未查清之前，不得随意使用，以免造成质量事故。（4）对进场的各种材料，要逐日做好进场情况的详细记录，记录在《进场材料记录表》中，待验收后，分品种、规格、数量等记入《现场材料记录表》。

（5）对验收不合格的材料，要查明原因，分清责任，并及时处理。基本要求是执行：质量不好照退，数量不足照扣，运输有损坏照赔等制度，采用经济手段把好材料进场关。

4.8 施工现场安全管理

4.8.1安全组织和安全职责

4.8.1.1各施工单位应根据“管生产必须管安全”的原则，建立本单位的安全组织，成立安全领导小组，确定安全负责人，负责所承担工程的安全管理。

4.8.1.2 参与工程建设的各单位可根据工程规模和人员多少，设置安全生产管理机构，或专（兼）职安全生产管理人员。4.8.1.3 在同一施工现场，由建设管理单位总负责，各参建单位除负责本单位施工安全外，还应服从现场总负责单位的监督检查和管理。

4.8.2施工现场安全管理 4.8.1平面布置

（1）开工前，在施工组织设计中，必须有详细的施工平面布置图，运输道路、临时用电线路布置、各种管道、仓库、加工作业场所，主要机械设备位置及工地办公、生活设施等临时工程安排，均要符合安全规定要求。

（2）施工现场应设置工程名称、建设单位、设计单位、监理单位、施工单位名称标牌，并有施工平面图、工程概况、安全纪律及有关安全规定等。

（3）划分管理区域，落实区域管理职责，坚持谁主管谁负责的原则。

（4）现场排水设施应全面规划，排水沟的截面及坡度应进行计算，其设置不得妨碍交通和周围环境。

（5）施工用和生活用临建房要严格按规定搭设，严禁私搭乱建，不得建在高压线路下方。4.8.2 材料堆放

（1）现场材料、设备的堆放执行定置化管理，各种材料、设备及构件等都必须按施工平面布置图规定的地点，分类堆放整齐稳固；各类材料的堆放不得超过规定高度，严禁乱堆乱放，防止发生意外伤害事故。（2）施工所用剩余器材、废料等要随时清理回收，并分类集中管理，做到工完料净场地清，保持现场的干净整洁。

（3）有毒有害物质及易燃易爆物品，应存放在严禁烟火的专用仓库，并设专人管理，建立管理制度，严格管理。4.8.3 安全设施

（1）安全设施如防护栏、防护罩、安全网，各种限制保险装置必须齐全有效，不得擅自拆除或移动。

（2）施工现场危险部位，应按规定设置明显标志和围栏，夜间应设红灯警示，严防伤亡事故的发生。（3）施工机械设备的安全设施必须完备。4.8.4 特种设备

（1）施工作业涉及的特种设备包括锅炉、压力容器（含气瓶）、起重机械等。（2）特种设备的选用、安装和拆除等工作必须由具备相应资质的单位实施。

（3）特种设备正式使用前，必须到当地特种设备监察机构登记，经审查批准并取得使用证方可使用。

（4）必须建立健全特种设备专门管理制度和档案、专人（取得特种作业证）管理、定期检验和维护保养。

（5）特种设备的安全防护设施和附件必须完备。

4.8.5 防火

（1）施工现场应配备充足的消防器材和设施，如：消防水、消防栓、砂箱、铁锹、灭火器等。

（2）施工现场明火作业，必须执行审批制度，经有关部门批准后方可动火，并制定有效的防火措施。（3）有消防要求的工程的竣工验收，应邀请地方消防主管部门参加，并按规定办理手续，方可开工和投入使用。4.8.6 安全用电

（1）现场施工用电，必须整体规划，合理设计。变、配电及线路的布设要符合电气安全技术规程的要求，满足施工用电的需要。

（2）施工作业区及临时性工程的配电线路和设施，必须按规定设置和安装，不能保证安全距离的情况下要采取可靠的防护措施，增设屏障、遮拦等，并挂警告标志牌。

（3）对变电所、输配电及网络，要严格按电气安全施工与安全运行规章制度进行管理，确保安全可靠的供电，杜绝发生断电、触电事故。

（4）各种高大建筑、高大机具、重点部位，如：油库、炸药库、通讯站、变电所等必须装设避雷装置，采取有效的避雷措施，防止雷击事故的发生。

（5）施工现场的各种电气设备、电动机械、金属支架及平台，必须有可靠的接地或接零保护，接地或接零线应采用多股铜线，禁止使用独股铝线。

（6）在阴暗、潮湿或金属容器内工作时必须使用安全电压，非电工禁止从事电气作业。4.8.7 职业危害管理

（1）施工作业职业危害主要包括有毒有害物品、粉尘、噪声、振动、高低温、辐射、劳动组织不合理和环境不良等因素。

（2）对职业危害因素必须进行检测检验，超标的必须采取控制措施。（3）难以控制的职业危害因素必须采取个体防护措施。

（4）对从事职业危害较重的作业人员应定期进行体检，发现问题及时治疗并调整岗位。4.8.8安全检查

由项目经理组织每月不少于两次的项目安全大检查，对照《施工现场安全检查表》的内容，针对存在的问题，定制整改措施，落实人员，定期整改。

5.相关/支持性文件

5.1《手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程》GB 3787 5.2《屋面工程质量验收规范》GB 50207 5.3《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205 5.4《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212 5.5《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB 50224 5.6《玻璃幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139 5.7《建筑幕墙》GB/T21086 5.8《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303的相关要求。5.9《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168 5.10《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169

6.记录

6.1《进场材料验收单》 6.2《进场材料记录表》 6.3《现场材料记录表》。

第五篇：太阳能光伏发电项目简介

******太阳能光伏发电项目简介

本系统在********************块多晶硅太阳能组件。块组件串联、共组接入的 逆变器,逆变器输出经交流防雷配电箱引到一楼低压配电房的配电箱内。

该系统总装机容量为千瓦，并网后，平均每年可发电 万千瓦时，和公共电网同时负载供应电力，增加了供电所供电的可靠性。项目采用太阳能发电技术，安全环保无污染，在25年的发电周期内可为晋江电网提供万千瓦时的清洁能源，减排二氧化碳吨，减排二氧化硫公斤，减排氮氧化物公斤，年减排灰渣 吨，社会环境效益可观。

通过建设这个屋顶光伏电站，我们从中积累了很多设计、施工、运行和安全等方面经验，今后可更好地为分布式光伏发电客户提供并网服务。该项目建设为供电企业提供了小容量分布式光伏发电并网的实践平台，为研究使用太阳能光电示范系统积累了经验和数据。同时，此项目不占深沪供电所中额外的土地进行光伏系统的安装，不仅让宝贵的土地资源得到了重复有效的利用，推动社会节能减排，实现城市能源的可持续发展，还能通过绿色可再生能源对屋顶进行美化。