第一篇：光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能方式研究

隨著環(huán)境保護(hù)的根本要求及化石能源枯竭帶來的能源危機(jī)，使得以光伏發(fā)電為代表的可再生新能源發(fā)電越來越受到重視，但是光伏發(fā)電的間歇性及與用電峰谷的非同步性，使得新能源發(fā)電的儲(chǔ)存及再利用技術(shù)受到額外關(guān)注，本課題研究除了傳統(tǒng)的光伏發(fā)電電池儲(chǔ)能以外，研究未來可能的能量轉(zhuǎn)化及儲(chǔ)能方式，如光伏發(fā)電制氫、制氣等形式，然后和燃料電池及燃?xì)廨啓C(jī)相結(jié)合的可行性及發(fā)展趨勢(shì)。

第二篇：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器技術(shù)條件-中國(guó)國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器技術(shù)條件

認(rèn)證技術(shù)規(guī)范編制說明

一、背景

根據(jù)能源局發(fā)布的《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》為實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電較大規(guī)模發(fā)展目標(biāo)，到 2015年底，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2100萬千瓦以上，年發(fā)電量達(dá)到250 億千瓦時(shí)。重點(diǎn)在中東部地區(qū)建設(shè)與建筑結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，建成分布式光伏發(fā)電總裝機(jī)容量1000萬千瓦。在青海、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等太陽能資源和未利用土地資源豐富地區(qū)，建成并網(wǎng)光伏電站總裝機(jī)容量1000萬千瓦。

儲(chǔ)能逆變器作為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的最關(guān)鍵電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，其可靠性與耐久性直接影響著光伏電站的運(yùn)行安全和收益率。目前，我國(guó)光伏并網(wǎng)逆變器質(zhì)量檢測(cè)主要依據(jù)CNCA/CTS004-2009A、CNCA/CTS0006-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行安全、并網(wǎng)和電磁兼容測(cè)試。近年來，隨著分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)和使用，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器的安全、性能、可靠性等方面越來越受到企業(yè)和用戶的關(guān)注。然而，國(guó)內(nèi)目前尚沒有機(jī)構(gòu)開展針對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器技術(shù)條件檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

二、與相關(guān)法律法規(guī)的關(guān)系

本規(guī)范遵守現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，與它們相符合，無沖突，相關(guān)指標(biāo)符合目前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況。

三、與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

目前，我國(guó)還沒有光伏并網(wǎng)專用逆變器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)光伏并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)有 GB/T 19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》、GB/T20046-2006《光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是從光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)逆變器提出了部分有關(guān)電能品質(zhì)、安全保護(hù)功能提出了要求，但是并不全面，尤其是缺少絕緣耐壓、孤島效應(yīng)、電磁兼容以及環(huán)境試驗(yàn)，而這些項(xiàng)目直接應(yīng)到光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)、安全和可靠運(yùn)行。光伏并網(wǎng)逆變器金太陽認(rèn)證所采用標(biāo)準(zhǔn)為CNCA/CTS004-2009A并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)專用逆變器技術(shù)條件、CNCA/CTS0006-2010光伏發(fā)電系統(tǒng)用電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的安全。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了并網(wǎng)逆變器的安全性能、并網(wǎng)和電磁兼容要求，卻不能完全覆蓋分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器的全部技術(shù)要求。

為此，標(biāo)準(zhǔn)起草小組參考了大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如UL 1741:1999《獨(dú)立電力系統(tǒng)用逆變器、變換器、控制器》、IEC 61727:2004《光伏系統(tǒng) 供電機(jī)構(gòu)接口要求》、IEEE 929:2000《光伏系統(tǒng)供電接口操作規(guī)程建議》、AS 4777.2：2005《通過逆變器連接的電源系統(tǒng)的并網(wǎng) 第二部分：逆變器要求》、IEEE 1547:2003《分布式電源與電力系統(tǒng)進(jìn)行互連的標(biāo)準(zhǔn)》、IEEE 1547.1:2005《分布式電源與電力系統(tǒng)的接口設(shè)備的測(cè)試程序》，特別是IEC剛發(fā)布的IEC62116《光伏并網(wǎng)系統(tǒng)用逆變器防孤島測(cè)試方法》制定了此認(rèn)證技術(shù)規(guī)范。

四、主要起草單位情況簡(jiǎn)介

1.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心是由中國(guó)政府批準(zhǔn)設(shè)立，被多國(guó)政府和多個(gè)國(guó)際權(quán)威組織認(rèn)可的第三方專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，隸屬中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)。從事太陽能光伏、光熱等新能源和可再生能源產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究和產(chǎn)品認(rèn)證的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)，在新能源領(lǐng)域開展的主要認(rèn)證服務(wù)包括：太陽能光伏產(chǎn)品、太陽能光熱產(chǎn)品、儲(chǔ)能及動(dòng)力電池等。

2.中國(guó)賽寶實(shí)驗(yàn)室，又稱“中國(guó)電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所”、“工業(yè)和信息化部電子第五研究所”，簡(jiǎn)稱為“賽寶”或“五所”或“電子五所”，始創(chuàng)于1955年，是中國(guó)最早進(jìn)行可靠性研究的權(quán)威機(jī)構(gòu)，直屬于工業(yè)和信息化部的事業(yè)法人單位。

賽寶總部位于廣州市天河區(qū)，在香港設(shè)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，在蘇州設(shè)有華東分所，在重慶設(shè)有西南分所，在寧波建有LED專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，在佛山建有光電專業(yè)實(shí)驗(yàn)室與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，占地面積20萬平方米，科研生產(chǎn)用房面積11萬多平方米；有各類試驗(yàn)設(shè)備、分析測(cè)試和計(jì)量?jī)x器7000多臺(tái)（套），固定資產(chǎn)達(dá)到10.14億元，在廣州、海南萬寧、西沙群島、拉薩分別建有不同氣候環(huán)境條件特點(diǎn)的天然暴露試驗(yàn)站，可按GB標(biāo)準(zhǔn)、GJB標(biāo)準(zhǔn)、ISO、IEC標(biāo)準(zhǔn)等開展電子信息產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、能效、環(huán)保、安全、電磁兼容、失效分析等綜合質(zhì)量保障，具備從元器件到設(shè)備系統(tǒng)、從硬件到軟件的產(chǎn)品檢測(cè)評(píng)價(jià)、試驗(yàn)分析以及認(rèn)證、計(jì)量、培訓(xùn)、標(biāo)準(zhǔn)、咨詢等技術(shù)服務(wù)能力，綜合實(shí)力國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，是國(guó)內(nèi)電子信息行業(yè)最大的支撐政府和服務(wù)行業(yè)的共性技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)。

五、主要技術(shù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)驗(yàn)證情況

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器技術(shù)條件是研究具有儲(chǔ)能裝置的逆變器在安全、性能、EMC、可靠性方面應(yīng)具備的最低要求，制定出符合分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的儲(chǔ)能逆變器檢測(cè)方案或規(guī)范。

（1）綜合考慮我國(guó)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，優(yōu)選出對(duì)儲(chǔ)能逆變器性能參數(shù)要求高的代表性光伏發(fā)電系統(tǒng)，作為試驗(yàn)地點(diǎn)；

（2）調(diào)研所選區(qū)域的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能、安全、EMC、可靠性特征，與不帶儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)分析，確定影響分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器安全的關(guān)鍵因素；

（3）建立實(shí)驗(yàn)方案并搭建檢測(cè)平臺(tái)針對(duì)上述確定的關(guān)鍵因素進(jìn)行評(píng)估，最終確定操作性較強(qiáng)的檢測(cè)規(guī)范。

（4）結(jié)合并網(wǎng)光伏逆變器的性能、安全、并網(wǎng)、EMC要求，綜合考慮儲(chǔ)能變器與并網(wǎng)光伏逆變器的異同點(diǎn)，制定分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲(chǔ)能逆變器技術(shù)條件、試驗(yàn)方法與判定依據(jù)。

中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心 2013年4月17日

第三篇：家庭屋頂怎樣安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)？

004km.cn

近年來，太陽能光伏發(fā)電這一綠色能源走進(jìn)了人們的視野，我們看到一些山上排布整齊、大氣的藍(lán)色光伏組件。而一些大的工業(yè)屋頂、廠房以及一些居民區(qū)屋頂上也會(huì)發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電開始走進(jìn)了我們的生活中，有不少朋友很好奇，太陽能也能發(fā)電嗎?那我們家屋頂能不能也安裝一套呢?不要著急，下面PVtrade光伏交易網(wǎng)來給您介紹一下屋頂?shù)降自趺窗惭b太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

1、安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)的屋頂類型要求

一般情況下分為水平屋頂和斜屋頂，水平屋頂即屋頂是平面的，主要以水泥屋頂為主。斜屋頂包括彩鋼斜屋頂和陶瓦屋頂。若以地區(qū)劃分的話，南方一般以角度大的斜屋頂資源為主;中部地區(qū)兼有，而東北地區(qū)則大部分是陶瓦屋頂資源。

日常用電單位為千瓦時(shí)，安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通常以功率單位千瓦來計(jì)算。安裝設(shè)備位置主要以向陽面為主，根據(jù)面積可測(cè)算安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)大小，詳細(xì)參考如下表：

2、光伏發(fā)電設(shè)備安裝條件

004km.cn 這些數(shù)據(jù)是怎么計(jì)算的呢?由于水泥屋頂放置光伏組件時(shí)，需將組件傾斜一定角度，用以保證光照盡可能垂直入射到光伏組件。所以需使用光伏支架將組件固定，為避免前后排組件間遮擋，要空余一定間隔。間隔大小根據(jù)地區(qū)有所差異，一般每千瓦光伏組件需屋頂面積為15到20平米左右。斜屋頂可直接敷設(shè)于屋頂上，因此可忽略間隔，而斜屋頂每千瓦組件需屋頂面積在10-15平米左右。

在安裝光伏系統(tǒng)時(shí)，首先要保證在避免破壞屋頂?shù)那闆r下安裝。

對(duì)于水泥平屋頂來說，對(duì)于使用防水層的屋頂，比如覆蓋瀝青等。要盡量避免在屋頂打孔，可采用放置水泥基礎(chǔ)來固定光伏支架。在水泥基礎(chǔ)下面墊橡膠墊以保護(hù)防水層，并防止水泥基礎(chǔ)的滑動(dòng)。

對(duì)于斜屋頂而言，瓦式屋頂需將瓦片掀起，將陶瓦掛鉤固定在房梁上或水泥層上。因此部分地區(qū)建造房屋頂瓦片下是泥土層，土層松軟導(dǎo)致陶瓦掛鉤附著力下降，因此要尋找更合理的方式安裝;彩鋼屋頂可根據(jù)彩鋼類型進(jìn)行夾具式或打孔式安裝，打孔時(shí)需使用防水膠墊防水。

3、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量

對(duì)一般家庭來說，安裝一套3-5kW光伏發(fā)電系統(tǒng)即可滿足日常用電所需。例如河北地區(qū)一套3千瓦系統(tǒng)平均每天可發(fā)電12度電左右，足以供給戶用個(gè)體使用。

由于地區(qū)不同，下面以3千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，光伏交易網(wǎng)為您整理了各地區(qū)3千瓦系統(tǒng)每日發(fā)電量匯總，以供參考。詳情如下：

城 市

平均每日發(fā)電量

004km.cn

京 天 津 石 家 莊 12.96 13.11 12.87 太 原 呼和浩特 沈 陽 大 連 長(zhǎng) 春 哈 爾 濱 上 海 南 京 杭 州 合 肥 福 州 南 昌 濟(jì) 南 青 島

13.38 13.65 12.54 13.68 12.15 11.88 11.4 11.64 11.07 11.1 10.62 10.32 12.9 12.69

004km.cn

州 武 漢 長(zhǎng) 沙 12.06 11.01 9.87 廣 州 南 寧 海 口 桂 林 重 慶 成 都 貴 陽 昆 明 拉 薩 西 安 蘭 州 西 寧 銀 川 烏魯木齊

11.07 11.25 13.29 9.48 9.18 9.54 10.05 14.25 16.59 11.79 13.29 14.01 13.53 12.6

004km.cn

若您不屬于以上城市，可根據(jù)就近原則作為參考，由于安裝角度不同、光照情況的變化以及設(shè)備的差異，可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際發(fā)電量略有差異。若想要系統(tǒng)達(dá)到較高的性價(jià)比，需要更合理的優(yōu)化匹配才行。

四、安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)價(jià)格

大多數(shù)人最關(guān)心問題大多集中在價(jià)格方面。根據(jù)現(xiàn)在光伏市場(chǎng)上光伏發(fā)電系統(tǒng)平均價(jià)格計(jì)算，一套3千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)月3萬元左右，而安裝環(huán)境難度及光伏產(chǎn)品品牌等也會(huì)影響價(jià)格的高低。

第四篇：淺談光伏發(fā)電系統(tǒng)站內(nèi)保護(hù)配置(繼電保護(hù))

2014年新疆電力行業(yè)專業(yè)技術(shù)監(jiān)督工作會(huì)議論文

光伏發(fā)電系統(tǒng)站內(nèi)保護(hù)配置問題探討

【摘要】隨著環(huán)境的日益惡化，全球煤儲(chǔ)量的日益減少，全世界都越來越注重環(huán)境的保護(hù)，因此，新能源產(chǎn)業(yè)也越來越受到重視，光伏發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展?jié)摿σ彩窍喈?dāng)大的，國(guó)家為保護(hù)環(huán)境，治理空氣污染，已經(jīng)制定了一系列的新能源政策，希望清潔能源能更多地替代化石能源，這有利于擴(kuò)大國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)規(guī)模。所以，未來新能源尤其是光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)迎來較好的發(fā)展環(huán)境和機(jī)遇，本文著重介紹了光伏電站站內(nèi)的保護(hù)配置以及一些需要改進(jìn)的地方。為保證光伏電站的安全運(yùn)行提出一些合理的建議。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；低電壓穿越；靜止無功發(fā)生器

近年來，隨著新能源行業(yè)的日漸興起，光伏發(fā)電能源儼然已成為新能源行業(yè)的巨頭，光伏電站的安全運(yùn)行也成為維持電網(wǎng)穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，電站的站內(nèi)保護(hù)也經(jīng)過多年的實(shí)踐有了一套比較完善的標(biāo)準(zhǔn)，像是逆變器的防孤島保護(hù)、低電壓穿越，以及站內(nèi)的靜止無功發(fā)生裝置都成為光伏電站必不可少的配置，光伏發(fā)電流程也是比較成熟的，本文主要是依據(jù)作者本人在光伏電站從事基建、調(diào)試，以及運(yùn)維的過程中，發(fā)現(xiàn)的一些保護(hù)配置方面存在的問題做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，希望能有助于光伏產(chǎn)業(yè)的日后發(fā)展。光伏發(fā)電系統(tǒng)站內(nèi)保護(hù)配置

1.1 逆變器的保護(hù)

低電壓穿越功能是指當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)并網(wǎng)逆變器能夠正常并網(wǎng)一段時(shí)間，“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)直到電網(wǎng)恢復(fù)正常；孤島效應(yīng)保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)并網(wǎng)逆變器應(yīng)立即停止并網(wǎng)發(fā)電，保護(hù)時(shí)間不超過0.2秒?？梢钥闯?，孤島效應(yīng)保護(hù)與低電壓穿越是相互矛盾的，兩種功能不能同時(shí)并存，需要根據(jù)電站規(guī)模和要求進(jìn)行選擇，一般原則如下：

對(duì)于小型光伏電站，并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)中所占的容量較小，對(duì)電網(wǎng)的影響較小，在電網(wǎng)故障時(shí)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，所以應(yīng)具備快速監(jiān)測(cè)孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，即此時(shí)并網(wǎng)逆變器應(yīng)選擇孤島效應(yīng)保護(hù)功能。

對(duì)于大中型光伏電站，并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)中所占的容量較大，對(duì)電網(wǎng)的影響較大，在電網(wǎng)故障時(shí)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，所以應(yīng)具備一定的低電壓穿越能力，即此時(shí)并網(wǎng)逆變器應(yīng)選擇低電壓穿越功能。

對(duì)于目前大多數(shù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來說，逆變器所配置的都是低電壓穿越。大型和中型光伏電站的低電壓耐受能力要求 為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的低電壓穿越功能，并網(wǎng)逆變器需要采用新的軟件控 2014年新疆電力行業(yè)專業(yè)技術(shù)監(jiān)督工作會(huì)議論文 制算法，軟件控制算法需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)，并判斷電網(wǎng)是否發(fā)生電壓跌落（平衡或者不平衡跌落）。當(dāng)CPU發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí)，立即啟動(dòng)低電壓穿越功能，控制輸出電流以及輸出的功率，當(dāng)電網(wǎng)電壓在一定范圍以內(nèi)時(shí)，逆變器進(jìn)入低電壓穿越階段；當(dāng)電網(wǎng)進(jìn)入電壓恢復(fù)階段，此時(shí)并網(wǎng)逆變器輸出無功功率起到迅速支撐起電網(wǎng)電壓的功能。如果電網(wǎng)跌落是不平衡跌落，逆變器會(huì)以輸出三相平衡電流為目標(biāo)函數(shù)，通過軟件控制算法實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓不平衡階段，逆變器的電流是平衡的；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)正常，逆變器迅速轉(zhuǎn)入正常并網(wǎng)狀態(tài)。

1.2 靜止無功發(fā)生裝置

并網(wǎng)逆變器正常情況下只能向電網(wǎng)輸送有功，要是所有光伏電站都只向電網(wǎng)輸送有功的話，電網(wǎng)電壓必定會(huì)很難調(diào)節(jié)到一個(gè)穩(wěn)定的值上面，造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，影響到電網(wǎng)的安全，因此，光伏電站必須引入靜止無功發(fā)生裝置來產(chǎn)生無功功率從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。

靜止無功發(fā)生裝置采用可關(guān)斷電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流。迅速吸收或者發(fā)出所需的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。作為有源形補(bǔ)償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對(duì)諧波電流也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。

電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個(gè)部分，其中逆變橋由可關(guān)斷的半導(dǎo)體器件IGBT組成

工作中，通過調(diào)節(jié)逆變橋中IGBT器件的開關(guān)，可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位，因此，整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)調(diào)相電源。通過檢測(cè)系統(tǒng)中所需的無功，可以快速發(fā)出大小相等、相位相反的無功，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，保持系統(tǒng)實(shí)事高高率因數(shù)運(yùn)行。

1.3 接地變及消弧線圈

光伏發(fā)電系統(tǒng)電壓等級(jí)往往在35kv及以下，所以一般不采用中性點(diǎn)接地的方式，一般都是在站內(nèi)配置接地變及消弧線圈，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地來保障系統(tǒng)的安全。

消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，故障點(diǎn)流過電容電流，消弧線圈提供電感電流進(jìn)行補(bǔ)償，使故障點(diǎn)電流降至10A以下，有利于防止弧光過零后重燃，達(dá)到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現(xiàn)的幾率，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)，不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。所謂正確調(diào)諧，即電感電流接地或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調(diào)諧程度V=（IC-IL）/IC當(dāng)V=0時(shí)，稱為全補(bǔ)償，當(dāng)V>0時(shí)為欠補(bǔ)償,V<0時(shí)為過補(bǔ)償。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對(duì)值越小越好，最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓。除此之外，電網(wǎng)的各種操作（如大電機(jī)的投入，斷路器的非同期合閘等）2014年新疆電力行業(yè)專業(yè)技術(shù)監(jiān)督工作會(huì)議論文 都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，所以電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，或發(fā)生單相接地故障以外的其它故障時(shí)，小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí)，希望消弧線圈運(yùn)行在遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)。運(yùn)行在完全狀態(tài)下的消弧線圈一般都會(huì)投入阻尼電阻來抑制諧振過電壓，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，有良好的收效。

1.4 光纖縱差保護(hù)

光纖作為繼電保護(hù)的通道介質(zhì)，具有不怕超高壓與雷電電磁干擾、對(duì)電場(chǎng)絕緣、頻帶寬和衰耗低等優(yōu)點(diǎn)。而電流差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單，不受系統(tǒng)振蕩、線路串補(bǔ)電容、平行互感、系統(tǒng)非全相運(yùn)行、單側(cè)電源運(yùn)行方式的影響，差動(dòng)保護(hù)本身具有選相能力，保護(hù)動(dòng)作速度快，最適合作為主保護(hù)。近年來，光纖技術(shù)、DSP技術(shù)、通信技術(shù)、繼電保護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展為光纖電流差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用提供了機(jī)遇。

光纖電流差動(dòng)保護(hù)是在電流差動(dòng)保護(hù)的基礎(chǔ)上演化而來的，基本保護(hù)原理也是基于基本電流定律，它能夠理想地使保護(hù)實(shí)現(xiàn)單元化，原理簡(jiǎn)單，不受運(yùn)行方式變化的影響，而且由于兩側(cè)的保護(hù)裝置沒有電聯(lián)系，提高了運(yùn)行的可靠性。目前電流差動(dòng)保護(hù)在電力系統(tǒng)的主變壓器、線路和母線上大量使用，其靈敏度高、動(dòng)作簡(jiǎn)單可靠快速、能適應(yīng)電力系統(tǒng)震蕩、非全相運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，是其他保護(hù)形式所無法比擬的。光纖電流差動(dòng)保護(hù)在繼承了電流差動(dòng)保護(hù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，以其可靠穩(wěn)定的光纖傳輸通道，保證了傳送電流的幅值和相位正確可靠地傳送到對(duì)側(cè)。時(shí)間同步和誤碼校驗(yàn)問題，是光纖電流差動(dòng)保護(hù)面臨的主要技術(shù)問題。在復(fù)用通道的光纖保護(hù)上，保護(hù)與復(fù)用裝置時(shí)間同步的問題，對(duì)于光纖電流差動(dòng)保護(hù)的正確運(yùn)行起到關(guān)鍵的作用，因此目前光纖差動(dòng)電流保護(hù)都采用主從方式，以保證時(shí)鐘的同步；由于目前光纖均采用64Kbit/s數(shù)字通道，電流差動(dòng)保護(hù)通道中既要傳送電流的幅值，又要傳送時(shí)間同步信號(hào)，通道資源緊張，要求數(shù)據(jù)的誤碼校驗(yàn)位不能過長(zhǎng)，這樣就影響了誤碼校驗(yàn)的精度。目前部分廠家推出的2Mbit/s數(shù)字接口的光纖電流差動(dòng)保護(hù)，能很好地解決誤碼校驗(yàn)精度的問題。光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)配置存在的問題

據(jù)本人在光伏電站從事運(yùn)維的角度來看，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在逆變器，母線及出線方面的保護(hù)配置都是比較完善的，但有的方面還是具有一些不太合理的地方，具體如下：

a、光伏電站發(fā)電流程是太陽能板件通過匯流箱、直流配電柜等裝置匯集到一起再送至逆變器，逆變器將直流逆變成交流再送至升壓變將電壓升高再送至電網(wǎng)。其中，在升壓變上的保護(hù)就有點(diǎn)薄弱了，一般光伏電站的升壓變?nèi)萘慷疾粫?huì)特別大，大概在1000kVA左右，所以大都為干式變壓器及小型的油浸式變壓器，這種變壓器不帶有電壓互感器及電流互感器，所以在保護(hù)配置上也不存在電量保護(hù)，所具有的只是溫度保護(hù)及三相高壓熔斷器，這比起電量保護(hù)可靠性也大大降低了。以某光伏電站事故為例，該站由于變壓器本身存在問題，三相高壓電纜燒毀，B相接地，B相的熔斷器燒 2014年新疆電力行業(yè)專業(yè)技術(shù)監(jiān)督工作會(huì)議論文 斷，但是變壓器的負(fù)荷開關(guān)卻未能及時(shí)跳開，導(dǎo)致母線B相接地，幸虧運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并斷開進(jìn)線開關(guān)柜，所以未能造成較大事故。這次事故也體現(xiàn)出來了變壓器保護(hù)對(duì)于電站安全運(yùn)行的重要性，要是變壓器存在電量保護(hù)，也就不會(huì)出現(xiàn)類似的事故了。同樣也可將熔斷器的熔斷信號(hào)接入變壓器的分合閘控制回路當(dāng)中，當(dāng)熔斷器熔斷時(shí)，變壓器能及時(shí)跳開負(fù)荷開關(guān)，減小事故范圍。

b、光伏電站中開關(guān)柜不存在電壓保護(hù)，電站開關(guān)柜保護(hù)只配有一、二段過流保護(hù)，低周、高周保護(hù)，母線PT的二次出現(xiàn)只接有測(cè)量和計(jì)量?jī)蓪?duì)繞組，而PT的保護(hù)量直接接入了故障解列裝置，一旦故障解列裝置檢測(cè)到PT斷線或是低壓，不管是哪條進(jìn)線發(fā)生故障，必定是跳出線開關(guān)柜，這樣就極大的擴(kuò)大了事故范圍，因此給每條進(jìn)線開關(guān)柜引入一個(gè)電壓量保護(hù)還是非常有必要的。

c、靜止無功發(fā)生裝置對(duì)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般都是由逆變器自主實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)和自動(dòng)退網(wǎng)的，當(dāng)光照達(dá)到一定強(qiáng)度，電壓、電流值達(dá)到逆變器并網(wǎng)的條件時(shí)，逆變器便會(huì)自行并網(wǎng)，反之，當(dāng)電壓降低到一定范圍時(shí)逆變器又會(huì)自動(dòng)退網(wǎng)，這一整個(gè)過程都不需要人為控制的。而當(dāng)一個(gè)電網(wǎng)有很多光伏發(fā)電系統(tǒng)接入時(shí)，在每天的清晨和半晚所有的光伏電站都在并網(wǎng)和退網(wǎng)的過程，并且因?yàn)楣庹諒?qiáng)度忽強(qiáng)忽弱，所以大多數(shù)時(shí)候逆變器都不是一次就能并上，因此，在這個(gè)時(shí)刻，整個(gè)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)都特別大，電壓升高和降低的頻率也變的非?？?，這個(gè)時(shí)候?qū)τ陔娬镜撵o止無功發(fā)生置就是一個(gè)很大的考驗(yàn)，IGBT不停的通斷通斷，容性無功和感性無功交替著改變，所以很容易造成靜止無功發(fā)生裝置跳閘并且在這段時(shí)間內(nèi)都無法再次投入。此時(shí)，電網(wǎng)的無功就需要靠火電廠或是電網(wǎng)本身的無功調(diào)節(jié)裝置來進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是，如果一個(gè)電網(wǎng)接入的光伏過多，火電廠及電網(wǎng)不能滿足光伏并網(wǎng)時(shí)所需的無功調(diào)節(jié)，就很有可能導(dǎo)致一個(gè)電網(wǎng)的奔潰。當(dāng)然，這類事故只是個(gè)人假設(shè)出來的，但也可以作為一個(gè)警鐘，在以后電網(wǎng)的光伏與火電的配置當(dāng)中可以適當(dāng)進(jìn)行平衡。結(jié)束語

在當(dāng)今這個(gè)能源缺乏，環(huán)境惡化的狀態(tài)下，光伏的重要性也日益體現(xiàn)出來了，在做好新能源的同時(shí)，也同樣要保障安全發(fā)電，保障光伏發(fā)電系統(tǒng)以及電網(wǎng)的安全，在光伏電站保護(hù)配置這一方面也還有許多值得我們?nèi)ド钏嫉膯栴}，只有讓這套系統(tǒng)越來越完善，將來才會(huì)能更好的為我們所用。

第五篇：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)—照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹一種基于光伏發(fā)電的多電源智能管理系統(tǒng)——太陽能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)，從根本上對(duì)太陽能得到全面的了解，掌握太陽能照明的優(yōu)勢(shì)，并闡述了太陽能路燈與普通路燈的本質(zhì)區(qū)別，從中了解到太陽能是一種潛力無限的清潔、高效而且可持續(xù)的可再生能源，是全人類節(jié)能環(huán)保的首選。本文還對(duì)太陽能路燈照明的太陽能電池，蓄電池，支架等各方面作了一個(gè)詳細(xì)的分析，比較，再根據(jù)光伏發(fā)電的原理特性，系統(tǒng)采用了智能化控制器，對(duì)智能控制器編程序，使得程序可以滿足太陽能LED路燈的自動(dòng)蓄電，自動(dòng)照明，自動(dòng)熄滅等一系列工作過程，使太陽能照明更加智能化。最后，本文還舉出例子，對(duì)現(xiàn)在正使用的太陽能路燈進(jìn)行了分析，研究，明確太陽能發(fā)展的趨勢(shì)及前景。

關(guān)鍵字：光伏發(fā)電，太陽能，節(jié)能環(huán)保，智能控制 緒

論

1.1太陽能照明是發(fā)展的趨勢(shì)

太陽的能源非常巨大，可以說太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。利用太陽能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性在很多情況下要優(yōu)于常規(guī)的供電方式。太陽能照明本質(zhì)上是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，專業(yè)領(lǐng)域稱為“硅晶片地面光伏組件”。其工作原理是通過硅晶片接收太陽光線后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后?chǔ)存在蓄電池中，再由光感開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)天黑時(shí)能夠自動(dòng)點(diǎn)亮，天亮?xí)r又自動(dòng)熄滅。太陽能燈是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的一種應(yīng)用產(chǎn)品，憑借其節(jié)能、環(huán)保、無需布線、自動(dòng)控制、隨時(shí)變換位置等優(yōu)點(diǎn)，在照明行業(yè)中樹立起神圣的地位。隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在民用方面首先應(yīng)用在照明燈具上。據(jù)了解，太陽能的優(yōu)點(diǎn)已被越來越多的人所接受。作為太陽能應(yīng)用的系列產(chǎn)品之一，太陽能燈具一直是各方研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。在已有技術(shù)基礎(chǔ)上，技術(shù)人員與廠商集思廣益，在諸多方面取得了突破性進(jìn)展，為太陽能燈最終走向千家萬戶打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。專家預(yù)測(cè)，太陽能照明在未來十年后將會(huì)普及，成為未來照明行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。1.2太陽能路燈與普通路燈相比較

1.大陽能路燈的造價(jià)其實(shí)不高，因其使用壽命長(zhǎng)，比普通路燈更劃算

2.偷盜難，也不劃算，太陽能路燈燈桿一般都在8米高以上，偷盜電線不合算 設(shè)計(jì)思路

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理相同，因而太陽能路燈的設(shè)計(jì)思路也可依據(jù)一般的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，先確定太陽電池組件的功率，然后計(jì)算蓄電池的容量。但太陽能路燈又有其特殊性，需要確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定與可靠，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意。

太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點(diǎn)，因此受到人們的廣泛關(guān)注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太陽能路燈即可用于城鎮(zhèn)公園、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度較小，交通不便經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽能資源豐富的地區(qū)，以解決這些地區(qū)人們的家用照明問題。

現(xiàn)本人想設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈的電路.白天充電靠太陽能電池吸收光能產(chǎn)生電能.而LED照明熄滅.夜晚LED點(diǎn)亮進(jìn)行照明.并有電路保護(hù)電池不會(huì)過充過放。3 太陽能路燈的組成原理框圖及其工作原理 3.1太陽能路燈的組成

太陽能路燈由太陽能電池組件、蓄電池、電源控制器、光源等組成。如圖3.1

圖3.1 太陽能原理方框

3.2太陽能路燈的工作原理

太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上，由于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢(shì)壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢(shì)壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)建靜電場(chǎng)的作用下，各自向相反方向運(yùn)動(dòng)，離開勢(shì)壘區(qū)，結(jié)果使P區(qū)電勢(shì)升高，N區(qū)電勢(shì)降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口相連接，像一個(gè)小型的發(fā)電廠；另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)光伏數(shù)組首先會(huì)將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載，并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在蓄電池中。白天的時(shí)候，太陽能電池吸收太陽光子能產(chǎn)生電能，通過控制器吧電能儲(chǔ)存在蓄電池里，當(dāng)夜幕降臨或者燈具周圍的廣度較低時(shí)，蓄電池通過控制器向光源供電設(shè)定的時(shí)間后切斷，這樣就可以照明了。4 各部件的組成及工作原理 4.1硅太陽能電池工作原理與結(jié)構(gòu)

太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，一般的半導(dǎo)體主要結(jié)構(gòu)，如圖4.1。

圖4.1 圖4.1中，正電荷表示硅原子，負(fù)電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個(gè)電子。當(dāng)硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼、磷等，當(dāng)摻入硼時(shí)，硅晶體中就會(huì)存在著一個(gè)空穴。

當(dāng)晶片受光后，PN結(jié)中，N型半導(dǎo)體的空穴往P型區(qū)移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子往N型區(qū)移動(dòng)，從而形成從N型區(qū)到P型區(qū)的電流。然后在PN結(jié)中形成電 勢(shì)差，這就形成了電源，如圖4.5所示。

圖4.5 由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體，電子在通過p－n結(jié)后如果在半導(dǎo)體中流動(dòng)，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽光就不能通過，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋p－n結(jié)，以增加入射光的面積。

另外硅表面非常光亮，會(huì)反射掉大量的太陽光，不能被電池利用。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護(hù)膜，將反射損失減小到5％甚至更小。一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，于是人們又將很多電池（通常是36個(gè)）并聯(lián)或串聯(lián)起來使用，形成太陽能光電板。4.2蓄電池的組成及工作原理

太陽能照明必須配備蓄電池才能工作，這是因?yàn)椋?/p>

（1）太陽能電池只能在白天進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化工作，電能在夜晚才能用于照明，因此必須儲(chǔ)備在蓄電池內(nèi)，儲(chǔ)備的容量要足夠當(dāng)?shù)剡B續(xù)幾個(gè)陰天的照明需要。

（2）太陽能電池板的輸出能量極不穩(wěn)定，配備蓄電池后，太陽能燈等負(fù)荷才能正常

工作。

由于太陽能路燈采用的是鉛酸蓄電池，所以這里只對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行分析。鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下： 1.充電：

蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。充電時(shí)，在正、負(fù)極板上的硫酸鉛會(huì)被分解還原成硫酸、鉛和氧化鉛，同時(shí)在負(fù)極板上產(chǎn)生氫氣，正極板產(chǎn)生氧氣。電解液中酸的濃度逐漸增加，電池兩端的電壓上升。當(dāng)正、負(fù)極板上的硫酸鉛都被還原成原來的活性物質(zhì)時(shí)，充電就結(jié)束了。

在充電時(shí)，在正、負(fù)極板上生成的氧和氫會(huì)在電池內(nèi)部“氧合”成水回到電解液中。化學(xué)反應(yīng)過程如下：

（正極）（電解液）（負(fù)極）（正極）（電解液）（負(fù)極）PbSO4 + 2H2O + PbSO4 → PbO2 + 2H2SO4 + Pb（充電反應(yīng)）(硫酸鉛)（水）（硫酸鉛）2.放電

蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。蓄電池連接外部電路放電時(shí)，硫酸會(huì)與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成化合物“硫酸鉛”，放電時(shí)間越長(zhǎng)，硫酸濃度越稀薄，電池里的“液體”越少，電池兩端的電壓就越低?；瘜W(xué)反應(yīng)過程如下：

（正極）（電解液）（負(fù)極）（正極）（電解液）（負(fù)極）PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4（放電反應(yīng)）(過氧化鉛)（硫酸）（海綿狀鉛）

從以上的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時(shí)，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負(fù)極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng)，生成硫酸鉛，在電化學(xué)上把這種反應(yīng)叫做“雙硫酸鹽化反應(yīng)”。在蓄電池剛放電結(jié)束時(shí)，正、負(fù)極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細(xì)密的結(jié)晶物，活性程度非常高。在蓄電池充電過程中，正、負(fù)極疏松細(xì)密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會(huì)重新還原成二氧化鉛和金屬鉛，蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng)，使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的功能。

4.3電源控制器的組成及工作原理

4.3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

太陽能路燈智能控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，如圖4.6所示，該 以STC12C5410AD單片機(jī)為核心，外圍電路主要由電壓采集電路、負(fù)載輸出控制與檢測(cè)電路、LED顯示電路及鍵盤電路等部分組成。電壓采集電路包括太陽能電池板和蓄電池電壓采集，用于太陽能光線強(qiáng)弱的識(shí)別及蓄電池電壓的獲取。單片機(jī)的P3口的兩位作為鍵盤輸入口，用于工作模式參數(shù)的設(shè)置。

圖4.6

蓄電池電壓采集，用于蓄電池工作電壓的識(shí)別。利用微控制器的PWM功能，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理。蓄電池開路保護(hù)：萬一蓄電池開路，若在太陽能電池正常充電時(shí)，控制器將關(guān)斷負(fù)載，以保證負(fù)載不被損傷，若在夜間或太陽能電池不充電時(shí)，控制器由于自身得不到電力，不會(huì)有任何動(dòng)作。4.3.2電壓采集與電池管理

太陽能電池板電壓采集用于太陽光線強(qiáng)弱的判斷，因而可以做為白天、黃昏的識(shí)別信號(hào)。同時(shí)本系統(tǒng)支持太陽能板反接、反充保護(hù)。

蓄電池電壓采集用于蓄電池工作電壓的識(shí)別。利用微控制器PWM功能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理。若太陽能電池正常充電時(shí)蓄電池開路，控制器將關(guān)斷負(fù)載，以保證負(fù)載不被損傷，若在夜間或太陽能電池不充電時(shí)蓄電池開路，控制器由于自身得不到電力，不會(huì)有任何動(dòng)作。當(dāng)充電電壓高于保護(hù)電壓（15V）時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷對(duì)蓄電池的充電；此后當(dāng)電壓掉至維護(hù)電壓（13.2V）時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，當(dāng)?shù)陀诰S護(hù)電壓（13.2V）后浮充關(guān)不，進(jìn)入均充狀態(tài)。當(dāng)蓄電池電壓低于保護(hù)電壓（11V）時(shí)，控制器自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載開關(guān)以保護(hù)蓄電池不受損壞。通過PWM充電電路，可使太陽能電池板發(fā)揮最大功效，提高系統(tǒng)充電效率。本系統(tǒng)支持蓄電池的反接、過充、過放。4.3.3負(fù)載輸出控制與檢測(cè)電路

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩路負(fù)載輸出，每路輸出均有獨(dú)立的控制于檢測(cè)，具有完善的過流、短路保護(hù)措施，電路原理如圖4.7所示。

圖4.7 注：P1.6為單片機(jī)18引腳；P1.7為單片機(jī)19引腳；

P3.2為單片機(jī)6引腳

負(fù)載過流及短路保護(hù)：設(shè)計(jì)了兩級(jí)保護(hù)。第一級(jí)采用了R7(0.01Ω康銅絲)以及運(yùn)放LM358、比較器LM393等器件組成的過流、短路檢測(cè)電路配合單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換及外部中斷響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，這里使用了硬件+軟件的方式，LM358的輸出送P1.7(A/D轉(zhuǎn)換)口，用作過流信號(hào)識(shí)別，當(dāng)電流超過額定電流20%并維持30s以上時(shí)，確認(rèn)為過流；短路電流整定為10A，響應(yīng)時(shí)間為毫秒數(shù)量級(jí)。第二級(jí)采用了電子保險(xiǎn)絲保護(hù)，當(dāng)流經(jīng)電子保險(xiǎn)絲的電流驟然增加時(shí)，溫度隨之上升，其電阻大大增加，工作電流大幅降低，達(dá)到保護(hù)電路目的，響應(yīng)時(shí)間為秒數(shù)量級(jí)，過流撤消或短路恢復(fù)后電子保險(xiǎn)絲恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體，無須任何人為更換或維修。系統(tǒng)采用了兩級(jí)保護(hù)措施后，在長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)時(shí)間負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)后，控制器仍沒出現(xiàn)電路燒毀現(xiàn)象。解決了用傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲只能對(duì)電路進(jìn)行一次性保護(hù)，一旦燒毀必須人為更換的問題，同短路后需手動(dòng)復(fù)位或斷電后重新開啟的系統(tǒng)相比，也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了維護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全性能。4.3.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1..單片機(jī)軟件編程

本設(shè)計(jì)方案的硬件電路對(duì)應(yīng)的軟件程序包括：主程序、定時(shí)中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、外部中斷子程序及鍵盤處理子程序、充電管理子程序、負(fù)載管理子程序。單片機(jī)的軟件編程上，以KeilC編譯器的Windows集成開發(fā)環(huán)境μvision2作為軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C51高級(jí)語言編寫。按鍵處理流程如圖4.8所示，電壓檢測(cè)子程序如圖4.9所示。

圖4.8 按鍵程序流程圖

圖4.9 電壓檢測(cè)子程序流程圖

1.ADS子程序

INT8U ADC(INT8U number)using 2 {number=number&0x0.7；//通道號(hào)不超過7

ADS_CONTR= ADS_CONTR e0； //清ADC_FLAG、AD不啟動(dòng) While（（ADS_CONTR&0x10）=0x10）； 等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 return（ADC_DATA）；//結(jié)束返回 } 2.外部0中斷響應(yīng)子程序

void servise_TNTO0 interrupt 0 using 1 {if（P3_2）//高電平，認(rèn)為是干擾信號(hào)觸發(fā)中斷 return delay 1（5000）； //10ms 延時(shí) if（P3_2=0）

{load_switch_1=LSTOP；//負(fù)載開關(guān)1關(guān) LOOP1_DL=1； 置負(fù)載短路標(biāo)志 } } 這個(gè)太陽能路燈控制器可適用12V或24V工作光伏系統(tǒng)，可以直接驅(qū)動(dòng)只留節(jié)能燈或通過逆變器驅(qū)動(dòng)無極燈等作為照明光源，也可以驅(qū)動(dòng)一些直流低壓負(fù)載用于城市亮化?？刂破鞯膬陕坟?fù)載輸出可以用于電動(dòng)車道和人行道的照明，照明時(shí)間和工作模式可以靈活設(shè)置。著重解決了如何對(duì)蓄電池及負(fù)載進(jìn)行有效管理問題，提高了太陽能電池板的使用效率，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，防止因線路問題而造成的意外事件的發(fā)生。4.4各數(shù)據(jù)計(jì)算

4.4.1太陽能電池組件計(jì)算

設(shè)計(jì)要求：負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時(shí)數(shù)8.5h，保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。

（1）湖州地區(qū)近二十年年均輻射量Kcal/cm2，經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算湖州地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h；

（2）負(fù)載日耗電量=12.2AH（3）所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在這里，兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。

（4）太陽能組件的最少總功率數(shù)= 17.2×5.9 = 102W 選用峰值輸出功率110Wp、兩塊55Wp的標(biāo)準(zhǔn)電池組件，應(yīng)該可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運(yùn)行。4.4.2蓄電池計(jì)算

蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡(jiǎn)單。

根據(jù)上面的計(jì)算知道，負(fù)載日耗電量12.2AH。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作7個(gè)陰雨天，再加上第一個(gè)晚上的工作，蓄電池容量：

12.2×（7+1）= 97.6（AH），選用2臺(tái)12V100AH的蓄電池就可以滿足要求了。4.4.3太陽能電池組件支架 1.傾角設(shè)計(jì)

為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為廣州地區(qū)，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。2.抗風(fēng)設(shè)計(jì)

在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做分析。

（1）太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s（相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng)），根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。（2）路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)路燈的參數(shù)如下：

電池板傾角A = 16o

燈桿高度= 5m 設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm燈桿底部外徑= 168mm 焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]1.3的安全系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。

所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。破壞面抵抗矩 W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）

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

風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力= M/W= 1466/（88.768×10-6）=16.5×10-6pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa，其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。

所以，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。太陽能路燈的實(shí)際應(yīng)用

日前，浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局審核通過了由湖州勤上光電股份有限公司提出并組織起草的《浙江省太陽能LED燈地方標(biāo)準(zhǔn)》，將于09年7月1日起實(shí)施。“以前沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)什么、怎么生產(chǎn)、產(chǎn)品達(dá)到什么技術(shù)要求沒有明確規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，行業(yè)門坎提高了，肯定要淘汰一批不符合標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)，企業(yè)要做好準(zhǔn)備。”國(guó)家照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)人表示，標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將使太陽能LED產(chǎn)業(yè)提前進(jìn)入規(guī)范化調(diào)試期，引導(dǎo)行業(yè)由無序、無標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，向有序、有標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變，“山寨燈”橫行的局面將得以改變。

即將實(shí)施的《浙江省太陽能LED燈地方標(biāo)準(zhǔn)》是中國(guó)大陸地區(qū)LED行業(yè)首個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)，適用于250V以下直流電源或1000V以下交流供電的道路、街路、隧道照明和其它室外公共場(chǎng)所照明用太陽能LED燈。對(duì)于照明領(lǐng)域來說，這是一次不小的革命。

本次設(shè)計(jì)的太陽能路燈的總電路圖如圖5.1所示，其工作原理：太陽照射在硅光板上，太陽能電池開始工作，使二極管D1跟三極管Q1工作，蓄電池開始蓄電，待蓄電池蓄電完畢后，根據(jù)程序的設(shè)定，Q1反作用，停止蓄電；到晚上天色昏暗時(shí)，設(shè)定的程序啟動(dòng)，使蓄電池開始放電，二極管D2，D3，D4，D5，導(dǎo)通，三極管Q2，Q3工作，使LED燈照明，直到第二天早上，預(yù)先設(shè)定的程序又作用，使LED燈熄滅；當(dāng)有

太陽照射硅光板的時(shí)候，蓄電池又開始蓄電，這樣，無限的循環(huán)，就可以使路燈自動(dòng)蓄電，自動(dòng)照明，自動(dòng)熄滅，大大減少了人力物力，而且這樣的設(shè)計(jì)，能節(jié)約更多的電能。

圖5.1 太陽能路燈的總電路圖

如圖5.2所示，下面是本次設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用例子。

圖 5.2 頭頂太陽能板，曬一天太陽能照明6天的新式太陽能路燈，近期出現(xiàn)在了肇慶園區(qū)星港街上。從園區(qū)城管部門了解到，今年園區(qū)將改造多處路燈，推廣綠色照明。

在基本完成改造的湖濱街上可以看到一批造型簡(jiǎn)潔的新式太陽能路燈已經(jīng)豎立了起來。據(jù)路燈施工方相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這批路燈頭頂有一塊太陽能板，將光能轉(zhuǎn)換為電

能后自動(dòng)存儲(chǔ)在路燈的蓄電池中。太陽能板曬一天太陽后，可以在蓄電池內(nèi)儲(chǔ)存供路燈正常工作6天所需的電量，即使接下來6天都是陰雨天，路燈照樣還能亮起來。

為了保證路燈的照度，這批太陽能路燈還安裝了一個(gè)特殊的控制轉(zhuǎn)換器，當(dāng)太陽能發(fā)電不能滿足路燈照明需要時(shí)就會(huì)自動(dòng)切換到普通電源。有了太陽能板、蓄電池和控制轉(zhuǎn)換器的路燈，在造價(jià)上自然比普通路燈要貴一些。據(jù)該負(fù)責(zé)人介紹，星港街沿線共要安裝1500套太陽能路燈，部分景觀帶上的照明燈也將使用太陽能燈。

從園區(qū)城管部門了解到，今年園區(qū)將著手改造部分道路照明，全部使用節(jié)能燈具和綠色能源。首期老路燈改造，要把園區(qū)8到10條主要道路的老式路燈燈頭更換為L(zhǎng)ED路燈燈頭，預(yù)計(jì)可節(jié)電三分之二。另外，中新科技城今年也將改造安裝太陽能LED路燈3500套。園區(qū)在亮化工程建設(shè)中，將盡可能地采用以LED為主的節(jié)能型光源和燈具，可比傳統(tǒng)光源節(jié)能約30%。

據(jù)了解到，在廈門，北京，甘肅，上海，廣東等城市也開始著手安裝新式的太陽能LED燈，這對(duì)我國(guó)推行節(jié)能照明邁出了一大步。結(jié) 論

整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)思想比較科學(xué)；抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析，分析比較全面；路燈整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約而美觀；經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。

目前，太陽能LED照明的初投資問題仍然是困擾我們的一個(gè)主要問題。但是，太陽能電池光效在逐漸提高，而價(jià)格會(huì)逐漸降低，同樣地市場(chǎng)上LED光效在快速地提高，而價(jià)格卻在降低。與太陽能的可再生、清潔無污染以及LED的環(huán)保節(jié)能相比，常規(guī)化石能源日趨緊張，并且使用后對(duì)環(huán)境會(huì)造成了日益嚴(yán)重的污染。所以，太陽能LED照明作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的前景。參考文獻(xiàn)：

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致 謝

歷時(shí)三天，在我參考、收集大量資料和本班同學(xué)討論研究之下，太陽能路燈課題設(shè)計(jì)總算完成了。

由于設(shè)計(jì)課題較為困難，期間，我花了較多的時(shí)間去收集相關(guān)資料，對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)了解。在寫這一設(shè)計(jì)的時(shí)候，我對(duì)我們的專業(yè)有了更深一層的了解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)也使我對(duì)太陽能光伏發(fā)電這個(gè)領(lǐng)域有了進(jìn)一步的了解。

感謝指導(dǎo)老師鄭老師，在我設(shè)計(jì)論文期間給了我很多的啟蒙及指導(dǎo)。她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。從課題的選擇到最終完成，都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向邵師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！