太阳能电池系统的选型与设计
1、单晶硅太阳能电池板特性数据
以KLY200-72型单晶硅电池组件为例。
技术参数
■组件由72片125×125的单晶硅太阳电池串联组成。
■阳极氧化铝合金边框构成实用的方开结构,允许单个使用或阵列使用
■配有标准支架系统,安装孔
■保证25年使用寿命
■防尘接线盒,保证接线的安全可靠
■银白色铝合金边框、高透光率绒面钢化玻璃、白色Tp衬底
■典型参数
标准测试条件:(AM1.5)辐照度=10002,电池温度=25℃ |
|||
电池正常工作温度 |
50℃ |
峰值功率(Wp) |
200W |
短路电池温度系数 |
+0.4mA/℃ |
开路电压(Voc) |
32.8V |
开路电压温度系数 |
-60mV/℃ |
最大功率电压(Vmp) |
26.6V |
填充因子 |
70% |
短路电流(Isc) |
8.1A |
边框接地电阻 |
≤1ohm |
最大功率电流(Imp) |
7.63A |
迎风压强 |
2400Pa |
重量 |
16.5Kg |
绝缘电压 |
≥1000V |
外形尺寸 |
1482*992mm |
安装孔径 |
φ8 |
2、蓄电池的特性
电池结构
①池端子:为高硬度铅基合金或铜镀银端子,耐腐蚀性能好、导电性能优良、强度高
于振动大,环境温度变化大。要求电池使用寿命特别长的;
②外壳:采用ABS外壳,分粘接和热封两种,后者尤其适合于振动大,环境温度变化大,要求电池使用寿命特别长的场合;
③密封胶:釆用三次密封技术,第一层为铅套焊接密封,试压后用堵微孔密封胶密封,最后釆用红黑胶密封,确保电池使用期间不会出现渗酸缺陷
④安全阀:采用耐酸耐热性能优异的三元乙丙橡胶制成,确保电池使用期间的安全性、可靠性
⑤极板:其板栅采用耐腐性优良的铅钙锡基多元合金
⑥隔板:采用耐酸耐热性能良好的超细玻璃纤维制成,防止正负极短路,保持电解液,紧压迫极板表面,防止活性物质脱落。
电池性能
①电流放电性能:GM系列电池采用薄型极板,正极板厚度在24-2.9mm之间,同时采用高孔率活性物质配方,极板比表面积大,其适合于大电流放电。
②寿命:因GM系列电池采用薄型极板,正极栅耐腐蚀性能相对较差,电池使用寿命相对较短,在环境温度为25±5℃时,为5-8年。
③密封反应效率:GM系列电池极板薄、片数多,比表面积大,便于密封反应。同时该类电池气室较小,一般密封反应率≥98%
技术参数
型号 |
额定电压(V) |
20Hour 1.75V/cell |
10Hour 1.75V/cell |
长度(mm) |
宽度(mm) |
高度(mm) |
总高(mm) |
重量(KG) |
6FM-100 |
12 |
100Ah |
93Ah |
330 |
170 |
215 |
243 |
31.5 |
6FM-120 |
12 |
120Ah |
110Ah |
405 |
175 |
210 |
240 |
37.0 |
6FM-150 |
12 |
160Ah |
150Ah |
480 |
170 |
240 |
240 |
48.0 |
3、蓄电池的容量设计
某产品(智能阀门控制器)单个的供电电压为12V,工作电流为150mA,设计一个太阳能电池板供电2个控制器,所需要的总电流为150mA*2=0.3A,每天工作24小时,连续阴雨天为5天。
蓄电池的容量计算公式C = I * H * (T + 1) *η (C蓄电池容量, I工作电流, H,工作时间, T连续阴雨天数,η预留系数)
为了防止蓄电池过充和过放,蓄电池一般充电到90%左右,放电到80%左右。所以取η=1/(80%)=1.25。
蓄电池容量C=0.3A *24h * (5+1) * 1.25 = 54Ah
蓄电池增加20%的损耗,实际选用的容量为54Ah * 1.2 = 64.8Ah。
4、太阳能电池的设计
4.1 峰值功率计算
太阳能电池板的峰值功率计算公式 Wp = (I * H *η*Up )/h (Wp峰值功率, I工作电流, H,工作时间, h光照时间,η预留系数,Up太阳能电池电压),计算公式的原理根据电量(能量)守恒推导出来,即Wp*h = I*H*Up*η 变换过来。
以北京地区为例,平均每日的光照时间为5小时最,最小放宽对需求20%的预留额。太阳能电池板的电压Up = 17.4V。
太阳能电池的设计需求:某产品(智能阀门控制器)单个的供电电压为12V,工作电流为150mA,设计一个太阳能电池板供电2个控制器,所需要的总电流为150mA*2=0.3A,每天工作24小时,连续阴雨天为5天。
A、按太阳能电池每天发电功率满足用电设备24小时的工作需求
Wp = 17.4V * 0.3A * 24h * 1.2 /5 = 25W。另外太阳能组件中线损,控制器的损耗各不同,实际应用中可能在5%-25%,所以取损耗20%,太阳能电池板的实际峰值功率为25W*1.2 = 30W。
B、按太阳能电池3天发电充满蓄电池计算,根据上面蓄电器容量为64.8Ah
Wp * 5小时 * 3天 = 64.8Ah * 12V 计算得出Wp = 51W 取20%的损耗,太阳能电池板的实际峰值功率为51W*1.2 = 61W
4.2安装倾角
为使太阳能电池板全年接受太阳辐射量均匀,通常要倾斜安装,电池板表面与地平面的夹角为安装倾角。固定式平板总是朝向赤道。北方地区倾角应比当地址纬度增加5-10度,北京地区纬度:北纬39度54分,因此北京地区太阳能安装倾角设定为45度
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