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太阳能供电系统设计举例

2010-08-18 09:20
科技潮人
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⑴ 列出基本数据
①        确定所有负载功率及连续工作时间
②        确定地理位置:经、纬度及海拔高度
③        确定安装地点的气象资料:
a、        年(或月)太阳辐射总量或年(或月)平均日照时数
b、        年平均气温和极端气温
c、        最长连续阴雨天数
d、        最大风速及冰雹等特殊气候资料
  ⑵ 确定负载功耗:Q=ΣI*H   其中:I-负载电流,H-负载工作时间(小时)
  ⑶ 确定蓄电池容量:C = Q * d *1.3
式中:d-连续阴雨天数   C-蓄电池标称容量(10小时放电率)
           C = (10~20)×Cr /(1-d)
  ⑷ 确定方阵倾角:推荐方阵的倾角与纬度的关系
当地纬度Ф        0~15°        15~20°        25~30°        30~35°        35~40°        >40°
方阵倾角β        15°                   Ф                    Ф+5°           Ф+10°         Ф+15             Ф+20
⑸ 计算方阵β倾角下的辐射量:
   Sβ= S×sin(α+β)/sinα                               光线
  式中:Sβ—β倾角方阵太阳直接辐射分量            α+β               方阵
        α—中午时太阳高度角
        S—水平面太阳直接辐射量(查气象资料)
        其它:α=90°-Φ±δ                           α        β
  式中:Φ—纬度                                                        
        δ—太阳赤纬度(北半球取+号)                       地面
    即:α=90°-Φ+δ
        δ=23.45°sin[(284+n)×360/365]
        式中:n—从一年开头算起第n天的纬度
        那么  Rβ=S×sin(α+β)/sinα+D
  式中  Rβ—β角方阵面上的太阳总辐射量   D—散射辐射量(查阅气象资料)
  ⑹ 计算方阵电流:
    Tm = (Rβ×mwH/cm2)/(100mw/cm2)
式中:Tm—为平均峰值日照时数
Imin = Q/(Tm×η1×η2)
       式中:Imin—方阵最小输出电流   η1—蓄电池充电效率
             η2—方阵表面灰尘遮散损失
    Imax = Q/(Tmin×η1×η2)
  ⑺ 确定方阵电压:
         V = Vf+Vd
式中:Vf—蓄电池浮充电压(25℃)Vd—线路电压损耗
  ⑻ 确定方阵功率:
         F=Im×V/(1-α(Tmax-25))
式中:α—一般取α=0.5%     Tmax—太阳电池最高工作温度
  ⑼ 根据蓄电池容量、充电电压、环境极限温度、太阳电池方阵电压及功率要求,选取适合的太阳电池组件。
举例:以负载240W/-24V为例
  ⑴ 基本数据:
※        负载功率:240W/-24V,24小时连续工作。
※        地理位置:新疆库车:东经83°E,北纬41.7°N
※        年平均日照时数(水平面):2700小时
※        极限气温:-40℃~+70℃
※        连续阴雨天数:5天
※        最大风速:50m/s
※        水平面太阳直接辐射量:S = 478mwH/cm2
  ⑵ 负载功率:Q=240W/-24V *24=240AH
  ⑶ 确定蓄电池容量:
       取 d=5    C=240*5 *1.3=1560AH 
  ⑷ 确定方阵倾角:β
       取  β=40°+15°=55°
  ⑸ 计算方阵β角下的日辐射量:
因为   α=90°-Φ+δ=90°-40°+15°=65°
         δ=23.45°sin[(284+n)*360/365]
       取n=200天
所以   δ=23.45°sin[(284+n)*360/365]=20.82°≈21°
又因为  Rβ=S*sin(α+β)/sinα+D        取  D=0
则    Rβ=478×sin(65°+55°)/sin65°=478*0.96=456mwh/cm2
  ⑹ 计算方阵电流
因为Tm = (Rβ*mwH/cm2)/(100mw/cm2)=456/100=4.56h
所以Imin = Q/(Tm*η1*η2)     取  η1=1     η2=1
Imin = Q/(Tm*η1*η2)=240/4.56=52.6A
  ⑺ 确定方阵功率
     F=Im*V/(1-α(Tmax-25))
     令Im=Imin,Im为平均电流   V=Vm(Vm=SM55组件电压×4)  Tmax=70°
     则F=52.6*69.6/[1-5%*(70-25)]=4723W
 

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