太阳能板蓄电池容量的计算

太阳能电板、蓄电池的容量计算方法

●蓄电池组

采用上述电池浮充供电方式时，蓄电池的性能是关键。在各种蓄电池中，性能最优者属碱性蓄电池，它的低温特性和过量充电性能较好，自动放电小，但价格较高，容量不大，一般的非密封酸性蓄电池电解液容易挥发，不宜在水情自动测报系统中使用。免维护密封酸性蓄电池具有良好的性能价格比，故目前使用较多。

根据我们长期从事水情遥测系统设计的经验，通过经费核算及考虑防雷要求，遥测站使用太阳能电池和蓄电池组合的浮充供电系统。铅酸全密封酸性蓄电池具有良好的低温特性和充电特性，而且免维护，因而遥测设备用它供电是理想的，为保证最长连续无日照期间也能供电，必须选择蓄电池的容量。在地区一般定为满足30天的需要。

在本系统中采用胶状电解质全密封免维护铅酸蓄电池作为系统的直流电源。可选的品牌很多，如进口产品汤浅、大力神等。

●超短波测站太阳能浮充供电的蓄电池容量的计算

工作电压:12.5V

静态电流:2mA

发射电流:6A（25W电台），发射时间t=1秒

月发送时间:以月发送1200次计算，合计发送20分，则可计算出日耗电量日发送时间耗电量静态电流24小时=0.1Ah

Q

L

最大的连续无日照时间:在地区为能确保负载正常运转，常假定最续无日照时间为30天。

容量修正系数:考虑蓄电池容量周期性的降落和它的老化，通常选为0.8。

因此蓄电池容量

C =日耗电量最大的连续无日照时间/容量修正系数

=0.1Ah300.8

=3.75Ah

考虑到蓄电池要能提供6A的电流，应采用容量大于10Ah的蓄电池。

因此，本系统雨量遥测站（25W电台）需采用12Ah的蓄电池。

●超短波水位雨量测站太阳能浮充供电的蓄电池容量的计

算

工作电压:12.5V

静态电流:2mA

发射电流:6A（25W电台），发射时间t=1秒

24小时发送时间:以发送300次计算，合计发送5分钟时间，则可计算出日耗电量

日发送时间×耗电量＋静态电流×24小时＝0.61Ah

Q

L

最大的连续无日照时间:在地区为能确保负载正常运转，常假定最续无日照时间为30天。

容量修正系数:考虑蓄电池容量周期性的降落和它的老化，通常选为0.8。

因此蓄电池容量

C =日耗电量×最大的连续无日照时间/容量修正系数

=0.61Ah30÷0.8

=23Ah

因此，本系统遥测站（25W电台）需用24Ah的蓄电池。

●超短波双水位测站太阳能浮充供电的蓄电池容量的计算

工作电压:12.5V

静态电流:2mA

发射电流:6A（25W电台），发射时间t=1秒

24小时发送时间:以发送600次计算，合计发送10分钟时间，则可计算出日耗电量

日发送时间×耗电量＋静态电流×24小时＝1.048Ah

Q

L

最大的连续无日照时间:在地区为能确保负载正常运转，常假定最续无日照时间为30天。

容量修正系数:考虑蓄电池容量周期性的降落和它的老化，通常选为0.8。

因此蓄电池容量

C =日耗电量×最大的连续无日照时间/容量修正系数

=1.048Ah30÷0.8

=39.3Ah

因此，本系统遥测站（25W电台）需用38Ah的蓄电池。

太阳能电池板

硅太阳能电池是将光能直接转换成电能的半导体器件。具有体积小、可靠性高、寿命长、无环境污染、使用维护方便等特点。它可以单独使用,也可以多个连接起来组成在方阵使用，与蓄电池配合可作为直流电源供昼夜、阴雨天连续使用。水文遥测系统中使用极为广泛。

硅太阳能电池按制造工艺的不同主要分为单晶硅和非晶硅太阳能电池.

非晶硅太阳能电池组合板是应用克罗拉标准工艺在玻璃基板上沉积制成的非晶薄膜器件。其外部采用玻璃密封保护。由于其生产技术和工艺特点，成本较低。宇康太阳能生产的非晶硅太阳能电池虽然价格低，但结构不牢固，无安装支架，使用很不方便。而且使用寿命短也比单晶硅太阳能电池短。

单晶硅太阳能电池是利用P-N 结的光生伏特效应将太阳能直接转换成电能的一种半导体器件。根据工作电压和工作电流的需要可将单晶硅太阳能电池串联或并联成组合板并加以封装。这种太阳能电池结构牢固，其使用寿命长达二十年以上。是一种理想的永久性可再生能源，非常适合在水文遥测系统中使用。

目前，在遥测系统中使用最广泛的是太阳能电源厂生产的日地牌单晶硅太阳能电池，其主要技术指标:

使用温度:-4590 C

光谱响应围与峰值波长:0.40

1.10m 0.800.95m 伏安特性:见图3.6

I

V

I SC V OC P m

图3.6 硅太阳能电池伏安特性曲线

对单晶硅太阳能电池而言，常用的充12V 电池的太阳能电池的最大功率（P m ）点的电压V OC 为16.8V ，因此1W 的太阳能电池的I SC 为60mA 。由于12V 蓄电池的

工作电压12.5V ，太阳能电池充电电流一般为70mA 左右。

太阳能供电系统主要由硅太阳能电池方阵、充电控制器、蓄电池组以及防反充二极管组成，如图3.7所示:

图3.7 太阳能充电系统方框图

按照使用要求，将太阳能电池组件串联或并联组成太阳能电池方阵。蓄电池是太阳能电池方阵的储能装置。充电控制器通常由电子线路和电子开关组成。其作用如下:

1. 当蓄电池过充电或过放电时，可以报警或自动切断线路，保护蓄电池

2. 按需要给出高精度的恒电压或恒电流

3. 当负载短路时，可以自动断开

4. 当蓄电池有故障时可以自动切换，接通备用蓄电池，以保证负载正常用电

5. 防反冲二极管的作用是避免太阳能电池方阵欠压时，蓄电池通过太阳能电池放电。要求能承受足够大的电流，且正向压降小，反向饱和电流也小。

新一代的遥测数传仪已经具备了以上大部分的功能，对于采用这种数传仪的遥测站，可以不再选用充电控制器。 遥测站太阳能电源系统的设计，由于无人值守，且要求连续不间断供电，需要考虑因素多而且复杂。

首先计算负载的日用电量Q L （Ah ）

Q L ＝负载电压（值守电流×24+发射电流发射次数×每次发射时间）

然后计算太阳能电池容量。

太阳能电池容量的计算与当地的地理位置、太阳辐射、气侯等因素有关。首先计算标准辐照度下当地的年平均日照时数H （h ）

H ＝

年辐射总量（kcal/cm 2）×1.63

（Wh/kcal ）

365×0.1（W/cm 2） 式中0.1W/cm 2是25℃，AM1.5光谱时的辐照度，也是太阳能电池的标准测

试条件。 各类地区的年辐射总量见表3.1

表3.1 我国各类地区太阳能年辐射量