1离网光伏发电光伏系统精.pdf

教学案例

光伏树设计、施工案例

案例说明

光伏系统设计工程师光伏系统销售人员光伏系统技术支持

光伏系统售后服务
一相关岗位名称

掌握独立光伏系统构成

掌握独立光伏系统各部分兀器件的工作原理及作用
二相关职业技能
掌握独立光伏系统设计方法

掌握独立光伏系统安装、检测方法

本案例介绍的是光伏树系统的设计案例，包括光伏树系统

各部分的设计及选型，以及光伏树系统的性能测试要求与
三案例背景介绍
步骤
1生产案例

1.1案例背景概述

系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯带、控制箱（内有控制

器、蓄电池）和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到单块8W,—组40W,

一棵树200W，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W绿、

红、兰、黄光LED集成于印刷电路板上形成灯带排列为一定间距的点阵作为条状发光
源。

控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放

电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护

电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光

控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制。

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1.2工作原理介绍

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系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能电池板

接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐

渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电

压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电3小时

后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
2系统设计思想

光伏树的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更

多。下面将以湖南理工职院设计的这款太阳能光伏树为例，分几个方面做分析。
2.1太阳能电池组件选型

设计要求：湖南地区，负载输入电压12V功耗100W，每天工作时数3h,保证连续阴雨

天数7天。

（一）湖南地区近二十年年均辐射量

107.7Kcal/cm2，经简单计算湖南地区

峰值日照时数约为3.424h;

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（二）负载日耗电量二二12.2AH

（三）所需太阳能组件的总充电电流二1.05X12.2X宁（3.424X0.85）=5.9A

在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能

电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。

（四）太阳能组件的最少总功率数二17.2X5.9=

102W

选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证光伏树系

统在一年大多数情况下的正常运行。

2.2蓄电池选型

蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。

根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下，可

以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量：

12.2X（7+1）=97.6（AH）,选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了

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2.3太阳能电池组件支架

一、倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要

为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。

关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现

得不少。本次光伏树使用地区为湖南地区，依据本次设计参考相关文献中的资料，选定

太阳能电池组件支架倾角为16°-40°。
二、抗风设计

在光伏树系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要

分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分

别做分析。

（一）太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为

2700P&若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组

件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损
坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。

在本套光伏树系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用万向头螺栓杆固定连接。
（二）光伏树灯杆的抗风设计

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路灯的参数如下:

电池板倾角A=16o灯杆高度二5m

设计选取灯杆底部焊缝宽度8=4mm灯杆底部外径二168mm

焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到

的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=[5000+(168+6)/tan16o]xSin16o=

1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的