太阳能光电产品计算方法和优势
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太阳能光电产品计算方法和优势 太阳能光电产品计算方法和优势
下面以 100W 输出功率,每天使用 6 个小时为例,介绍一下计算方法: 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗): 若逆变器的转换效率为 90%,则当输出功率为 100W 时,则实际需要输出功率应为 100W/90%=111W; 若按每天使用 5 小时,则耗电量为 111W*5 小时=555Wh. 2.计算太阳能电池板: 按每日有效日照时间为 6 小时计算, 再考虑到充电效率和充电过程中的损耗, 太阳能电 池板的输出功率应为 555Wh/6h/70%=130W.其中 70%是充电过程中,太阳能电池板的实际 使用功率. 3.充电控制器的选择: 130W 的太阳能电池板它的最大输出电流是 7.7A.因此应该选取充电电流至少为 8A 的 充电控制器. 4.蓄电池的选择: 若采用 12V 的蓄电池, 其放电深度为 50%, 则应使用 555Wh/12V/50%=90Ah 的蓄电池; 若选择 24V 的蓄电池,则蓄电池的容量应为 555Wh/24V/50%=45Ah. 三,太阳能电池的估算与检测 太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关,一般来讲,单位面积的电池组件,转换效 率越高,其输出功率越大.太阳能电池目前的转换效率一般在 14~17%之间,每平方厘米的 电池片,其输出功率在 14~16mW,每平方米的太阳能电池组件输出功率约 120WP. 太阳能电池组件的测试,需用专门的检测设备,在标准的条件下检测.由于检测设备非 常昂贵,一般的检测方法是:利用碘钨灯或白炽灯,模拟太阳光,比较样品作对比测试,主 要检测其开路电压与短路电流,检测的时候注意控制温度,不能超过 25℃. 四,基本计算公式 功率=电压 X 电流 (W=UI) 用电量=功率 X 时间(Q=Wh) 五.太阳能光伏发电需注意问题 太阳能光伏发电需要综合考虑各种因素, 只有掌握了准确的资料后, 才能确定电池板的 安装方式,最低功率,规格(太阳能电池板每天的有效发电量必须太于负载的用电量)及蓄 电池的容量,性能及控制方式.使产品达到最佳性价比.如果对相关因素的估算失误,就会 直接影响到独立光伏发电系统性能和造价. (1)现场的地理位置.. 包括:地点,纬度,经度,海拔等. (2)安装地点的气象条件. 包括:逐月太阳能总辐射量,直接辐射量(或日照百分比) ,年平均气温,最长连续阴 雨天数,最大风速及冰雹,降雪等特殊气象情况. (3)最大负载量. 包括:负载每天工作时间及平均耗电量,连续阴雨天需工作的时间. (4)负载用电特性 由于太阳能电池阵列输出的电流是直流, 如果负载是交流的话, 需要经过逆变器的转换, 才能正常工作, 这样太阳能最终供给负载的能量损耗就增大, 从而所需太阳能电池就会增大, 导致太阳能供电系统造价增
大. (5)交流负载对电源的要求 交流负载除了需要更大的太阳能电池板外,对逆变器的要求也会因负载的不同而不同.
一般来讲纯电阻性质的负载例如电热丝,对逆变器要求不高,可用普通的修正波逆变器.而 电视,电动机对电源要求相对要高,需要的逆变器功率及输出特性都要高,需用大功率的正 弦波的逆变器,才能保证负载能正常工作,不受干扰.负载要求不同,造价也不同. (6)使用限制 由于部分国家和地区, 对蓄电池有特定的环保要求, 特别是镍镉电池在欧美国家受到严 格限制, 还有铅酸电池在运输方面也会受到限制, 这些因素都将导致太阳能光电产品的造价 增大. 六.太阳能光电产品的一般要求 (1)防水,防雹,防风. 一般太阳能电池板采用钢化玻璃封装,外框用铝合金封装,能有效抵御冰雹袭击,安装 用金属支架固定,能抵御 10 级以上大风. (2)防晒,防冻. 一般都有通风,散热窗子,以利于蓄电池散热.对于冬季特别寒冷地区,蓄电池采用防 凝固的胶体电池. (3)控制保护 为了最大限度延长电池板及蓄电池的使用寿命,一般都有防反充,过充,过放保护电路 控制,避免损坏电池板及蓄电池过早的老化. (4)零件选择 由于太阳能光电产品使用环境不同, 温度相差较大, 因此要求零件的工作温度范围要宽. (5)维护 太阳电池发电系统没有活动部件,不容易损坏,其维护也非常简便.不过也需做定期维 护,否则可能影响正常使用,甚至缩短使用寿命. 一般来说,太阳电池板方阵倾角应超过 30 度,所有灰尘可由雨水冲刷而自行清洁,在 风沙较大地区,应当经常清除灰尘,保持方阵表面的干净,以免影响发电量.清洁时可拭去 灰尘,有条件时可用清水清洗,再用干净抹布擦干.切勿用腐蚀性溶剂或硬物冲洗擦拭.定 期检查所有安装部件的紧固程度. 遇到冰雹, 狂风, 暴雨等异常天气, 应及时采用保护措施. 经常检查蓄电池的充放电情况,随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处. 在一些简单的系统中应根据蓄能情况,控制用电量,防止蓄电池因过放电而损坏.发现 有异常情况应当立即检查,维修. 七,太阳能光电产品应用需明确的问题 1.太阳能电池峰值功率 普遍存在的一个问题就是: 认为只要有阳光就可以输出额定功率,100WP 的峰值功率, 如果在普通光照条件下,照射 10 小时,就可发电 1000WH,也就是 1 度电,其实太阳能峰 值功率 WP 是在标准条件下:辐射强度 1000W/m,大气质量 AM1.5,电池温度 25℃条件下, 太阳能电池的输出功率. (这个条件大约和我们平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多) 按广东地区的光照条件,折算成标准光照时间大约为 3.3~3.5 小时.在阴雨天,太阳电池也 可以产生一定的能量,它的功率大约在额定功
率的 5-15% 2.太阳能发电损耗 通常误认为:太阳能电池组件每天输出的电量会被负载全部利用.实际上,太阳能电池 组件安装存在相当大的损耗,大约在 15~20%,充电,放电过程中,损耗在 20%左右,如果 有逆变器,损耗在 10%以上,总的来说,太阳能发电利用率大约在 50%左右.总之,所有 能量转换过程中,都必须遵循能量守恒的定律,绝对不会无中生有,也不会百分百利用. 3.如何降低太阳能发电损耗 一般来讲,为了尽可能降低损耗,常采取如下措施:
⑴太阳能电池组件倾斜,与光线成垂直角度,一般广东地区倾斜 35~40 度. ⑵太阳能电池所有组件开路电压,短路电流,工作电压,工作电流等参 数尽量一致,连接电缆尽可能粗些,短些. ⑶蓄电池如果采用串联,所有的单元内阻尽量一致,尽可能小. ⑷为了减少线路间的损耗,条件允许的话,尽可能采用高电压,低电流的方案,这样使 线路承受的电流尽可能小,从而降低损耗.在设计控制电路时,尽可能采用集成化高的,稳 定性好的元器件. 八,太阳能灯具与普能灯具效益对比 随着地球资源的日益贫乏, 基础能源的投资成本日益攀高, 各种安全和污染隐患可谓是 无处不在.太阳能作为一种"取之不尽,用之不竭"的安全,环保新能源越来越受到重视.这 样, 太阳能照明产品随着太阳能热水器普及之后应然而生, 在这里我们就太阳能灯具和使用 市电灯具的效果作实用对比. *对比一 市电照明灯具安装复杂:在市电照明灯具工程中有复杂的作业程序,首先要铺设电缆, 这里就要进行电缆沟的开挖,铺设暗管,管内穿线,回填等大量基础工程.然后进行长时间 的安装调试,如任何一条线路有问题,则要大面积返工.而且地势和线路要求复杂,人工和 辅助材料成本高昂. 太阳能照明灯安装简便:太阳能灯具安装时,不用铺设复杂的线路,只要做一个水泥基 座,然后用不锈钢螺丝固定就可. *对比二 市电照明灯具电费高昂: 市电照明灯具工作中有固定高昂的电费, 要长期不间断对线路 和其它配置进行维护或更换,维护成本逐年递增. 太阳能照明灯具免电费:太阳能照明灯具是一次性投入,长期受益,维护成本低. *对比三 市电照明灯具有安全隐患:市电照明灯具由于在施工质量,景观工 程的改造,材料老化,供电不正常,水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患. 太阳能照明没有安全隐患: 太阳能灯具是超低压产品, 运行安全可靠太阳能照明的其它 优势: 绿色环保, 能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点; 可持续降低物业管理成本, 减少业主公共分摊部分的费用.综上对比所述,太阳能照明安全无隐患,节能无消耗,绿色 环保,安装简便,自动控制免维护.
通过对生物质能,水能,风能和太阳能等
几种常见新能源的对比分析,我们可以清晰地得 出太阳能发电所具备的独特优势: 1,光伏发电可达 10～20 倍: 从新建电站所消耗能量与电站运行周期内的发电量之比, 即能量的投入产出比看, 目前光 伏发电可达到 10～15 倍,在光照良好的地区高的可达到 15-20 倍.其中生物质能,水能和 风能本质上都是太阳能的某种转换形式和转化环节, 其本质上还是来源于太阳辐射产生的能 量; 2,光伏发电具有经济优势: 从光伏电站建设成本来看, 随着太阳能光伏发电的大规模应用和推广, 尤其是上游晶体硅 产业和光伏发电技术的日趋成熟,建筑房顶,外墙等平台的复合开发利用,每千瓦光伏电能 的建设成本在 2010 年前后可能达到 7000 元—1 万元,相比其他可再生能源已具有同样的经
济优势,一次投资,终身受益; 3,光电资源蕴含量高达 96.64%: 从我国可开发的资源蕴含量来看,学者和专家比较公认的数字,生物质能 1 亿千瓦,水电 3.78 亿千瓦,风电 2.53 亿千瓦,而太阳能是 2.1 万亿千瓦,只需开发 1%即达到 210 亿千瓦; 从其比例看,生物质能仅占 0.46%,风电占 1.74%,水电 1.16%,而光电为 96.64%; 4,碳排放量接近零且不污染环境: 从目前各种发电方式的碳排放量来看,不计算其上游环节:煤电为 275 克,油发电为 204 克,天然气发电为 181 克,风力发电为 20 克,而太阳能光伏发电则接近零排放.并且,在 发电过程中没有废渣,废料,废水,废气排出,没有噪音,不产生对人体有害物质,不会污 染环境; 5,转换环节最少最直接: 从能量转换路线来看,太阳能发电的能量转换路线,是直接将太阳辐射能转换为电能,是 所有可再生能源中对太阳能的转换环节最少,利用最直接的方式.一般来说,在整个生态环 境的能量流动中,随着转换环节的增加,转换链条的拉长,能量的损失将呈几何级增加,并 同时大大增加整个系统的运作成本和不稳定性. 6,最经济,最清洁,最环保: 从资源条件尤其是土地占用来看, 生物能, 风能是较为苛刻的, 而太阳能则很灵活和广泛. 如果说太阳能发电要占用土地面积为 1 的话,风力则是太阳能的 8—10 倍,生物能则达到 100 倍. 而水电, 一个大型水坝的建成往往需要淹没数十到上百平方公里的土地. 相比而言, 太阳能发电不需要占用更多额外的土地,屋顶,墙面都可成为其应用的场所,还可利用我国 广阔的沙漠, 通过在沙漠上建造太阳能发电基地, 直接降低沙漠地带直射到地表的太阳辐射, 有效降低地表温度,减少蒸发量,进而使植物的存活和生长相当程度上成为可能,稳固并减 少了沙丘,又向自然索取了我们需要的清洁可再生能源.
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