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

太阳能电池系统的选型与设计_第1张图片

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

太阳能电池系统的选型与设计_第2张图片

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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