太阳能家用照明系统的构建

第一篇：太阳能家用照明系统的构建

太阳能家用照明系统的构建

一个普通家庭的每天晚上照明用电为80W×8h=640VAH。估算每月用电量为：640VAH×30=19200WH（即19.2KWH）。照明领域相对电机启动，减少了对启动电流的要求。随着国家英国节能灯以及LED节能灯的推广运用，这套系统将发挥更大的发展空间。

太阳能功率的确定。假设月平均晴天天数为20天（春季雨天多，除外），每天平均光照时间8h（夏季长，冬季短），每月的光照时间为20×8h=160h，计算得：太阳能电池的功率为19200÷160=120W，（假设中间配件效率为80%）。得实际需要电池功率为：120÷80%=150W。估计成本1500元。

电池电压及容量的确定（可以先用汽车电池做试验）。①为保证电池的正常供电，电池组估计可供3天，640VAH×3=1920W，假设使用12V电池组，则电池容量为：1920÷12=160AH；假设使用电池组为24V，计算得电池容量为：1920÷24=80AH；假设使用电池组为48V，计算得电池容量为：1920÷48=40AH。②电池的供电电流为12A：则假设使用12V电池组，可提供的功率为：12×12=144W；假设使用电池组为24V，可提供的功率为：12×24=288W；假设使用电池组为48V，可提供的功率为：12×48=576W。

太阳能控制器：价格仅供参考。

10A价格120元，（链接：）20A价格220元，（链接：）30A价格350元，（链接：）电源逆变器：品种繁多，选择的余地较大。功率从100W到8000W不等，价格都是100到980不等。例如：贝尔金车载逆变器220V 车载充电器/400W/汽车电源转换器 车载电源，265元；索尔2011新款 大足功率 1000W

12V/24V/48V 家用 车载逆变器 价格420元；奥舒尔 U30 300W车载逆变器笔记本车充 12V转220V 带USB 车载充电。

电源自动切换装置。（无现成产品，需自行设计电路）需要自动切换市电和太阳能用电的系统。（可以由单片机，通过电压控制），电量充足时，使用太阳能，电量不足时，自动切换使用市电。不影响使用，保证正常照明。

第二篇：地下室太阳能照明解决方案

地下室太阳能照明解决方案

一、项目概况

****建筑占地面积约为16500平方米，共拥有27栋高层建筑，建筑屋顶均为平顶。

二、初步设计方案

本项目发电的用途均用于供应地下室照明用电。该太阳能发电系统属于并网发电系统，所发的太阳能光伏电与市电共同向地下室照明供电，太阳能所发电量供应地下室白天照明，夜间照明仍使用市电供电。

根据地下室照明的用电负荷，拟安装200KW太阳能光伏系统，该系统发电量相当于可提供4000多盏36W交流照明灯用电。该方案计划在27栋高层建筑的屋顶安装太阳能光伏阵列、汇流箱等设备，将光伏专用电缆引入并网柜。

光伏组件的安装将根据当地的日照辐射情况，依当地最佳倾角安装光伏组件，并充分考虑周围物体对光伏组件的遮挡问题，保证光伏系统在实际工作中不受到任何遮挡，做到高效、稳定运行。

三、项目示意图

四、项目预算价格

该项目总装机容量约为200KW，预算价格为400万元。其中包括：前期现场勘探、项目设计、设备采购、安装、调试、检测、交付等工作内容。

五、光伏发电的优点

1、与常规电网供电相比，太阳能光伏发电安全可靠、无噪声、无污染，符合低碳环保概念，具有极大地社会效益。

2、设备在运行中无需专业人员值守，管理维护简单。

3、太阳能光伏电池组件使用寿命20年以上，安装后能防冰雹撞击，支架安装牢固，可抗台风。

4、屋顶安装光伏组件，能起到良好的隔热作用，避免了屋顶温度过高（夏天，屋顶降温效果为3—5摄氏度），降低空调负荷，改善室内环境。

5、光伏电池板采用单晶或多晶硅，呈海蓝色，架设方便，美观度高，可与整体景观相协调。

六、节能方案分析

该发电系统建成后，年发电量预计可达20万度。按照相关统计计算，则可节省燃油60.2千升或标准煤80.8吨，这也意味着少排放199.4吨的二氧化碳、6吨的二氧化硫和3吨氮氧化物。同时减少因火力发电所产生的54.4吨粉尘，节约0.25万吨纯净水，保护林地0.02万亩，社会效益和节能减排方面效果显著。

****科技有限公司

2012年7月10日

第三篇：太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告

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

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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！

第四篇：手动角度可调式太阳能LED照明系统的试验研究

本文由weiyanjie2011贡献

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科技信息

○机械与电子○

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2009 年

第9期

手动角度可调式太阳能 LED 照明系统的试验研究

何 伟 周梓荣（东莞理工学院城市学院机电工程系 广东 东莞 523106）

【摘 要】太阳能是一种永不枯竭和清洁可再生的绿色能源 , 而半导体发光二极管(LED)也是一种环保、节能和高效的固态电光源。本文分 析了两者技术特点和东莞地区日照条件，对适合用于东莞地区的角度手动可调式太阳能 LED 照明系统进行了试验研究 , 结果表明该系统的可 行性和高效性。【关键词】角度可调；光伏发电；LED 照明系统

The Pilot Study Based On Manually Adjustable Angle Solar Power Semiconductor LED Lighting System HE Wei ZHOU Zi-rong(Department of Mechanical And Electrical Engineering,City College of Dong guan University of technology,Dong guan,Guangdong,523106)【Abstract 】Solar energy is an inexhaustible and clean green renewable energy, The semiconductor light-emitting diode(LED)is also a kind of environmental protection, energy saving and efficient electric solid-state light source, in which the article analyzes the technology character of them and daylight conditions of Dong guan district, and conducted a pilot study by angle adjustable solar power semiconductor LED lighting system of applying to the Dong guan district, the results show that the system's feasibility and efficiency.【Key words 】Adjustable angle;Photovoltaic power generation;The semiconductor light-emitting diode lighting system 0． 引言

在全球经济飞 速 发 展，能 源 日 趋 紧 张 的 今 天，能 源 已 经 成 为 世 界 最受关注问题。根据世界能源权威机构分析，世界已探明的主要矿物 燃料储量和开采量不容世人乐观。石油剩余可采年限仅有 41 年；天然 气剩余可采年限 61.9 年；煤炭剩余可采年限 230 年。传统能源的迅速 减少以及严重的污染问 题，已 经 危 害 到 了 全 球 的 经 济 和 环 境，提 倡 环 保、节能已是各行各业发展的趋势所在。太阳能作为地球上的清洁能 源将是 21 世纪最理想的新能源，而利用光伏发电技术将太阳能转化 为 电 能 是 太 阳 能 利 用 的 有 效 途 径 ；LED(light emitting diode)是 一 种 能 将电能转化为可见光的半导体器件，凭其节能无污染的特点现已广泛 运用于照明领域中，因此作为集成了太阳能光伏发电和 LED 固态照 明优点的太阳能 LED 照明系统，是新一代能源和新一代光源的完美 结合 [1]。

1． 太阳能光伏发电技术 1．1 太阳能光伏发电的技术特点 [1] 太 阳 能 光 伏 发 电 是 依 靠 太 阳 能 电 池 组 件(Solar cells)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 垒区产生一个较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子 和空穴，或者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，实现将光 能转化成电能。1．2 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要包括 ：太 阳 能 电 池 组 件(阵 列)、控 制 器、蓄电池、逆变器、用户即照 明 负 载 等 组 成，其 中，太 阳 能 电 池 组 件 和 蓄 电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。1．2．1 太阳能电源系统 1)电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电 系统中价值最高的部分，其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或 送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。2)电能储存单元 [2]： 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响 着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受 到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安 时容量由预定的连续无日照时间决定。1．2．2 控制器 控制器的 主 要 功 能 是 使 太 阳 能 发 电 系 统 始 终 处 于 发 电 的 最 大 功 率点附近，以获得最高效率，其功能分为充电控制和发电控制。1．2．3 蓄电池 蓄电池一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电 池或锂电池池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储 存起来，到需要的时候再释放出来。1．2．4 逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。

主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。1．3 基于太阳能光伏发电与 LED 照明系统的结合 LED 是一种在 P-N 结上施加正向电流时能发出紫外光、可见光、红外光的半导体固体发光器件。其发光机理的核心在于 P-N 结，当外 加正向电压时，P-N 结平衡 被 打 破，P 区 空 穴 进 入 P-N 结 中 和 原 来 的 一部分负离子，N 区电子进入 P-N 结中和原来 的 一 部 分 正 离 子，这 样 就使 P-N 结变窄，由于外加电场使 P-N 结电场降低，引起电子势能的 减少，减少的势能则转化为电磁能，会以光子的形式释放出来。电子减 少的能量越多，释放的光子的能量也就越高。LED 半导体照明光源具有广泛的优越性，包括：使用寿命长、发光 效率高、体积小重量轻、环保安全可靠等优点以外，还有一个显著优点 就 是 太 阳 能 光 伏 发 电 技 术 与 LED 照 明 完 美 结 合 在 于 两 者 同 为 直 流 电、电压低并能互相匹配。两者的结合不需要变频器将太阳能电池产 生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率。

2． 角度手动可调式太阳能半导体照明系统设计方案

按全国太阳 能 资 源 等 级 划 分，广 东 地 区 属 于 第 三 级，年 总 辐 射 量 4200-5400 兆 焦 耳 /平方 米·年，东 莞 地 区 年 总 辐 射 量 达 到 5000 兆 焦 耳 /平方米·年 [3]。东莞地区有较好的太阳能资源，充分利用太阳能是节

约能源的有效手段。太阳光照射太阳能电池板的角度影响太阳能利用 的程度，提高太阳能转换为电能的效率是太阳能技术的重点和难点，调整太阳能电池板的被照射角度可以提高利用率。通过实验研究角度 手动可调式太阳能半导体照明系统的可行性和高效性。2．1 太阳能电池角度的计算 2．1．1 方位角 太阳电池板的方位角是电池板的垂直面与正南方向的夹角（向东 偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为 0°）时，太阳电池发电量是最大的。在 偏 离 正 南（北 半 球）30° 度 时，方 阵 的 发 电 量 将 减 少 约 10％～15％ ；在 偏 离正南（北半球）60° 时，方阵的发电量将减少约 20％～30％。负荷的峰 值时刻与发电峰值时 刻 一 致 时，其 发 电 利 用 效 率 最 高，此 时 方 位 角 计 算公式如下： 方位角 ＝{[ 一天中负荷的峰 值 时 刻（24 小 时 制）— 12]×15＋（经 度 － 116）} 2．1．2 倾斜角 倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，并希望此夹角是 方阵一年中发电量为最大时的最佳倾斜角度。一年中的最佳倾斜角与 当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。此外，还要 进一步考虑其它因素。对于正南（方位角为 0° 度），倾 斜 角 从 水平（倾 斜角为 0° 度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其 日 射 量 不 断 增 加 直 到最大值，然后再增加倾斜角其日射量不断减少。特别是在倾斜角大 于 50°～60° 以后，日射量急剧下降，直 至 到 最 后 的 垂 直 放 置 时，发 电 量 下降到最小。对于方位角不为 0° 度的情 况，斜 面 日 射 量 的 值 普 遍 偏 低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近。2．1．3 实际值计算 东 莞 市 城 区 纬 度 为 22.8 度，经 度 为 113.6 度，一 天 中 负 荷 的 峰 值 462 科技信息

○机械与电子○

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2009 年

第9期

时刻 12.5，按照方位角计算公式： 方位角 =（12.5-12）×15＋（113.6－116）=7.5-2.4=5.1° 倾斜角 = 当地纬度 =22.8° 2．2 角度手动可调太阳能电池板设计方案 东莞某高校为教学楼楼梯间安装太阳能 LED 照明路灯系统，图 1 为角度手动可调式太阳能电池板试验装置。

表3 读数 日期 蓄电 池最 高电 压V 2008 年方位角 0°，倾斜角 5° 时蓄电池最高电压值 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-1 12.5 12.2 12 11．5 12.3 12.5 12.6 12.1 11.8 12 12 读数 日期 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 蓄电 池最 高电 压V 12.3 12.5 12.5 12.7 12.8 13 13 13.1 13.2 13.2 13 读数 均值 日期 2-23 2-24 2-25 2-26 2-27 2-28 2-29 蓄电 池最 高电 压V 12.5 12.2 12 12 12.5 12.8 13.1 12.47 图1 角度手动可调式太阳能电池板试验装置 表4 读数 日期 蓄电 池最 高电 压V 太阳能 LED 照明路灯系统所需组件如表 1 ： 表 1 太阳能照明系统组件

序号 名称

太阳能 电池 板

2009 年方位角 0°，倾斜角 65° 时蓄电池最高电压值 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-1 规格

单位 块 个 个 个 套 个

数量

75Wp 12V100AH 12V15A 12V7W 2 1 1 6 1 1 200 6 11 11.8 12.2 12.2 12 12.3 11.5 11.5 11.7 11.7 11.7 蓄电池 控制器 直流节能灯

角度可 调支 架

读数 日期 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 蓄电 池最 高电 压V 11.8 11.8 11.8 12 12.2 12.2 12.2 12.3 11.9 11.9 11.9 电控箱 电线 开关 4mm2 米 个

读数 均值 日期 2-23 2-24 2-25 2-26 2-27 2-28 蓄电 池最 高电 压V 角度可调装 置 原 理 ：太 阳 能 电 池 安 装 在 电 池 板 架 上，板 架 围 绕 支 撑横杆转动，调 节 角 度 范 围 在 0 度 到 180 度 之 间，实 现 太 阳 能 电 池 板 与太阳光线夹角的连续调节，调节后通过紧定螺钉固定。板架侧壁装 有刻度盘，以便读出 电 池 板 相 对 于 安 装平面 的 角 度，实 现 倾 斜 角 角 度 调节。支撑架可绕底座作圆周运动，并配有刻度盘，可直接读取数据，同时可通过紧定螺钉固定方位实现方位角角度调节，底座通过地脚螺 栓实现与地面牢固连接。此装置能够实现倾斜角与方位角角度的调节 和读数，对室外环境适应性好，使用年限长。11.2 11.5 12 12 12 11.9 11.86 3． 试验数据及分析

根 据 东 莞 地 区 经 纬 度，方 位 角 选 取 正 南 方 向（角 度 为 0°），夏 季 6 至 8 月份方位角可以稍偏向西 5°，是能保证 最 大 照 射 量 的 方 位 角 度 ； 倾斜角理论计算值在 20°-25° 之间，为验证倾斜角理论值是否最适合 本地区，我们选取了小于理论值、介于理论值和大于理论值的 5°、23°、65° 进行试验。表 2 至表 4 为 2007 年、2008 年、2009 年 2 月份太阳能 装置充电试验数据： 表 2 2007 年方位角 0°，倾斜角 23° 时蓄电池最高电压值

读数 日期 蓄电 池最 高电 压V 本系统空载时蓄电池理论最高充电电压 15V，试验数据表明当倾 斜角 23° 略等于当地纬度时 2 月份蓄电池的平均最高电 压 13.85V，达 到 92.3% ； 倾 斜 角 5° 时 2 月 份 蓄 电 池 的平均 最 高 电 压 12.47V，达 到 83.1% ； 倾 斜 角 65° 时 2 月 份 蓄 电 池 的平均 最 高 电 压 11.86V，达 到 79.1%。说明调整接受太阳光照射的太阳能电池板的角度可以提高太 阳能的利用率。4． 结束语

文章通过设计角度可调式太阳能 LED 照明系统、调整太阳能 电 池板角度进行试验，结果表明太阳能、LED 照明系统、角度可调装置的 结合是提高太阳能利用率的有效手段。目前太阳能利用技术和半导体 照明产业已经 由 技 术 开 拓 时 期 开 始 步 入 商 业 化 阶 段，太 阳 能 电 池 板 “自动追光”是家用太阳能发展的一个趋势，通过对系统技术特点和可 行性分析的基础上，我们完全能相信集合了新一代能源和新一代光源 优点的太阳能半导体照明系统定会以前所未有的速度发展，引领我们 进入一个绿色节能新时代。科 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 ●

14 14 14.1 14.3 12.5 13.3 13.7 13.7 13.5 13.8 【参考文献】

读数 日期 2-12 2-13 2-14 2-15 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21 2-22 蓄电 池最 高电 压V ［1 ］高逸峰.太阳能 LED 照明 [J].照明工程学报 , 2007,(01):60-62.［2 ］王建华.太阳能发电技术与绿色照明 [J].农村电气化 , 2003,(10): 12-13.［3 ］沈辉.太阳能光伏发电技术 [M].北京 :化学工业出版社 ,200509.23． 作者简介：何伟（1981 —），男，汉族，重庆人，东莞理工学院城市学院机电工 程系教师、东莞市机电工程学会副秘书长，主要从事机械制造、太阳能利用技术 的研究。13.8 13.8 13.9 13.9 13.9 14 14 14.1 13.8 13.7 13.7 读数 均值 日期 2-23 2-24 2-25 2-26 2-27 2-28 蓄电 池最 高电 压V ［责任编辑：张艳芳］ 13.9 14 14.1 14.2 14 14 13.85 463 1

第五篇：太阳能发电系统简介

太阳能发电系统

太阳能发电系统

太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。

系统分类

太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统：

1、离网发电系统：主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。

2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。

折叠系统

可移动的折叠式太阳能发电系统，主要由箱体（1）、太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组

（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、箱体车轮支座（7）、箱体车轮（8）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）组成，其特征在于：太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）设置在箱体（1）内，箱体车轮支座（7）和箱体车轮（8）设置在箱体（1）底板（11）外底面，呈一体式的箱体结构，结构紧凑，供电量大，能够快速完成安装使用和快速撤离现场.太阳能电池板

分类 晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。

[1]

太阳能电池板

非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。（1）单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。

（2）多晶硅太阳能电池

多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。（3）非晶硅太阳能电池

非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。（4）多元化合物太阳电池

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)硫化镉太阳能电池b)砷化镓太阳能电池c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池)Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。

控制器

太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。

太阳能控制器

■ 主要特点：

1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；

2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终止电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终止电压。

3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；

4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；

5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；

6、所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。

7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素；

8、使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便直观的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；

蓄电池

蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。太阳能蓄电池是‘蓄电池’在太阳能光伏发电中的应用，采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。国内被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池，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。

逆变器

为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。逆变器又分为离网逆变器和并网逆变器。

设计因素

太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：

吉光光电

1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？

2、系统的负载功率多大？

3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？

4、系统每天需要工作多少小时？

5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？

6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？

7、系统需求的数量。

创世纪

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3%或全部沙漠的 51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5%。因此这一方案是有可能实现的。

天上发电

早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

科技中心

随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！

太阳能

太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、宇翔太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。电池生产

世界已有近200家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。

韩国三星、LG都表示了积极参与的愿望，中国海峡两岸同样十分热心。据报道，我国台湾2008年结晶硅太阳能电池生产能力达2．2GW，以后将以每年1Gw生产能力扩大，当年并开始生产薄膜太阳能电池，将大力增强，台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。2010年各国及地区有1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本Sharp，德国Q—Cells，Scho~Solar，挪威RWESolar，中国SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生产能力的公司。

电池市场

世界太阳能电池市场高歌猛进，一片大好，但百年不遇的金融风暴带来的经济危机，同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云，主要企业如德国Q—Cells的业绩应声下调，世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时，人们也看到美国．奥巴马上台后即将施行GreenNewDeal政策，包括其内的绿色能源计划可有1500亿美元的补助资金，日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。

当前，中国太阳能电池企业之前约90%的产量供应海外市场，主要面向欧洲国家及美国，但随着欧债危机持续发酵，美国商务部也于2012年3月份作出了对华太阳能电池产品反补贴调查的初裁，认定中国涉案企业存在2.9%-4.73%不等的补贴幅度，并追溯90天征税。这些因素直接影响到了这些企业的业绩，因此相关企业及时做出了经营战略调整，转投中国本土市场。2011年7月，中国政府公布了太阳能光伏发电上网电价，受此影响，多家企业开始计划在国内兴建大规模太阳能发电站，中国太阳能电池企业将重点转向开拓本土市场。中国有800多家太阳能电池企业，预计今后在本土市场的竞争将十分激烈。

应用领域

一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

五、家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

六、光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

七、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

八、其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。特点

太阳能取之不尽，用之不竭。据估算，一年之中投射到地球的太阳能，其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量，大约为全球一年内利用各种能源所产生能量的两万倍。

二、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。

三、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源。

四、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。

五、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。

六、光伏系统模块化，可以安装在靠近电力消耗的地方，在远离电网的地区，可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。

优缺点

优点

1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；

2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；

3、太阳能不用燃料，运行成本很低；

4、太阳能发电没有运动部件，不易用损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；

5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源；

6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。

缺点

1、地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不能或很少发电；

2、能量密度较低，标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/M^2。大规格使用时，需要占用较大面积；

3、价格仍比较贵，为常规发电的3~15倍，初始投资高。

控制板

结合太阳能发电系统控制板的研发案例，针对并联多个太阳能电池板的系统进行调整的问题，以下就降低成本和增设并联个数的方法进行介绍。1 系统概要

图1为大规模太阳能发电系统的原理框图。

该系统的特点是，太阳能电池板和单元逆变器分组与系统相连(AC连接)，将系统保护等信息汇总后作为信号发送到主控制器，并由此控制器控制各单元逆变器(通过RS485通信连接到菊花链连接)。

每个单元逆变器的控制部分如图2所示。

通过使用本公司的标准DSP基板(PE—PR0/C32)，可实现以上规格的MPPT控制及系统联合。在该基板的基础上添加通信等功能后形成图2所示的控制板部分。电源部分由终端用户设计制作。主电路如图3所示。2 研发案例

当日寸进行设计时，是在本公司的标准产品DSP基板的基础上进行研发的，因此研发试样机器只用了3个月，大大缩短了研发时间，并很快进入测试阶段(PE—PR0/C32：DSP使用TI公司的高速浮动小数点型DSP TMS320C32)。

图3为主电路

同时，为了降低销售成本，我们又设计开发了使用瑞萨公司的RISC CPU SH7065(固定小数点型)的新控制基板。通过使用RISC CPU，在配置上可以削减A/D变换器等昂贵的部件，使切换更流畅。

基于本公司的开发系统，核心芯片由DSP(TMS320C32)变为RISC CPU(SH7065)的过程中，无需因考虑电脉冲计数等因素而大幅修改程序。这是因为其采用了特有的模拟浮动小数点，使固定小数点和浮动小数点之间的程序转移变得简单。而这些都可以通过本公司的标准库(PEOS)来实现。3 结束语

至今为止，单元逆变器的控制板在日本国内的销售已经超过300套，仍在持续生产中。通过本公司的开发系统，我们相信完全能够协助用户在开发产品的过程中缩短研发时间，早日实现量产，并提高产品质量。