周艷杰，何少茜，于躍英利能源（中國(guó)）有限公司

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離網(wǎng)型光伏光源控制儲(chǔ)能一體化研究設(shè)計(jì)

周艷杰，何少茜，于躍
英利能源（中國(guó)）有限公司

摘要：太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域范圍來(lái)越廣泛。本文通過(guò)分析現(xiàn)有光伏離網(wǎng)光伏的特點(diǎn)與不足，設(shè)計(jì)了一款新型離網(wǎng)型光伏光源。本文詳細(xì)介紹了新型產(chǎn)品的技術(shù)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)點(diǎn)，有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：離網(wǎng)；光伏；控制；研究

引言

隨著傳統(tǒng)能源的逐漸枯竭，新能源應(yīng)用越來(lái)越廣泛。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用被各國(guó)所重視。太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用主要有并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)發(fā)電兩種，并網(wǎng)發(fā)電需要市電電網(wǎng)，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)電力比較缺乏，或發(fā)生自然、人為災(zāi)害時(shí)，大部分電力系統(tǒng)會(huì)破壞，這時(shí)并網(wǎng)系統(tǒng)不能夠正常使用。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)利用太陽(yáng)能電池組件在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池充電；在陰天氣或者無(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。太陽(yáng)能離網(wǎng)發(fā)電電源因?yàn)橛袃?chǔ)能功能，可以廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無(wú)電區(qū)、海島、通訊基站等應(yīng)用場(chǎng)所。

1、技術(shù)背景

傳統(tǒng)的離網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏光源產(chǎn)品基本都是以太陽(yáng)能電池組件、光源、控制系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能裝置分別安裝在不同的地點(diǎn)，利用導(dǎo)線將各部分進(jìn)行連接。

由于離網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏光源基本是在小功率的發(fā)電狀態(tài)下使用，過(guò)多的導(dǎo)線和連接件會(huì)增加線路損耗，造成光伏發(fā)電利用率低。另外，傳統(tǒng)系統(tǒng)的分散性較易形成比較龐大和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，給用戶增加了使用安裝難度，阻礙了離網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏光源在應(yīng)急情況下的使用，影響了綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品的提高，不利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電全部功率的輸出使用。因此開(kāi)發(fā)一款便攜式光伏離網(wǎng)光源亟不可待。

2、現(xiàn)有技術(shù)分析

現(xiàn)有太陽(yáng)能光源基本是將組件安裝的燈桿的頂部、光源在組件的下方，蓄電池及控制器安裝的燈桿的底部。還有統(tǒng)一將組件聚集到一起發(fā)電，然后通過(guò)線路將光伏電能傳輸?shù)礁鱾€(gè)分散的光源位置。

現(xiàn)有技術(shù)中各獨(dú)立設(shè)備之間的距離較遠(yuǎn)，這樣在相互連接時(shí)需要大量的導(dǎo)線，造成線路損耗過(guò)大。增加了故障的隱患，另外，這種分散式結(jié)構(gòu)方式在安裝使用和維修時(shí)不方便，增加了系統(tǒng)安裝時(shí)間和工作量，不利于在應(yīng)急條件下應(yīng)用。

3、新型光伏光源設(shè)計(jì)

本文將通過(guò)采用整體組合式設(shè)計(jì)方法，使離網(wǎng)型太陽(yáng)能供電光源形成一個(gè)模塊化產(chǎn)品。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇合適光源，解決線路走線、散熱等難題。

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我們通過(guò)將光伏系統(tǒng)和光源集成，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)和缺陷彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)一種新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)由太陽(yáng)能電池組件、蓄電池、控制器、LED光源、萬(wàn)向節(jié)、連接螺栓、散熱片等幾部分組成。蓄電池、控制器及LED光源固定在一個(gè)整體箱體內(nèi)，蓄電池、逆變器位于LED光源上方。太陽(yáng)能電池組件固定在箱體上方，箱體和太陽(yáng)能電池組件通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接，太陽(yáng)能電池組件可以通過(guò)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行方向及角度調(diào)整，以適應(yīng)不同地區(qū)光照角度的差異，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

太陽(yáng)能電池組件和蓄電池、控制器的連接線通過(guò)萬(wàn)向節(jié)中心孔進(jìn)入，減少外部裸露導(dǎo)線，降低因外部因素造成的損壞率，同時(shí)提高了美觀效果。箱體側(cè)面有連接螺栓，在使用安裝時(shí)通過(guò)此螺栓和燈桿固定支架進(jìn)行連接即可。

本設(shè)計(jì)采用LED光源，LED的發(fā)光效率相對(duì)白熾燈、汞燈較高，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。LED燈采用直流驅(qū)動(dòng)，減少了整套系統(tǒng)的交直流逆變環(huán)節(jié)，降低能量損耗。LED燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。LED燈發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射性，冷光源，可以安全抵摸，能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無(wú)眩光，不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒(méi)有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。箱體外圍設(shè)有散熱片，以增大散熱面積，能夠快速有效的將系統(tǒng)產(chǎn)生熱量散發(fā)出去。

3.2優(yōu)點(diǎn)

本設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1)本產(chǎn)品模塊化，系統(tǒng)一體化成型，安裝使用方便快捷。

2)太陽(yáng)能電池組件可通過(guò)萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行方向及角度調(diào)整，以適應(yīng)不同地區(qū)光照角度的差異，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

3)縮短了導(dǎo)線用長(zhǎng)度，降低了線路損耗，提高光伏發(fā)電利用率。

4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低故障率，為后期維護(hù)和維修提供了方便。

5)通過(guò)和LED光源結(jié)合使用，可以縮小模塊的幾何尺寸，降低了重量，減輕燈桿的承載負(fù)載，降低了綜合成本。

4、結(jié)束語(yǔ)

本文將太陽(yáng)能光伏組件、光源、控制系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行一個(gè)整體組合式設(shè)計(jì)，使離網(wǎng)型太陽(yáng)能供電光源形成一個(gè)模塊化產(chǎn)品。本產(chǎn)品可根據(jù)光照角度進(jìn)行方向調(diào)整，不受地域限制。用戶采用該產(chǎn)品后直接安裝使用，杜絕了接線、調(diào)試等復(fù)雜的工作，便于在應(yīng)急條件下快速安裝使用，有較大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。