Disculpe, si alguien tiene libros electrónicos y conocimientos teóricos sobre los principios de diseño de farolas solares fotovoltaicas y el diseño de sistemas fotovoltaicos, ¿puede darme algún consejo?

1. Introducción al sistema

1.1 Introducción a los componentes básicos del sistema

El sistema consta de componentes de células solares (incluidos soportes), cabezales de lámparas LED, y cajas de control (con control La eficiencia lumínica del panel solar alcanza los 127 Wp/m2, lo cual es muy eficiente y muy beneficioso para el diseño resistente al viento del sistema; la parte del cabezal de la lámpara está integrada en la placa de circuito impreso con 1 W blanco LED y LED amarillo de 1W. Como fuente de luz plana se utiliza una matriz de puntos dispuesta a cierta distancia.

El cuerpo de la caja de control está hecho de acero inoxidable, que es hermoso y duradero; las baterías de plomo-ácido sin mantenimiento y los controladores de carga y descarga se colocan en la caja de control. Este sistema utiliza una batería de plomo-ácido sellada controlada por válvula, que también se denomina "batería sin mantenimiento" debido a su mínimo mantenimiento, lo que favorece la reducción de los costos de mantenimiento del sistema. El controlador de carga y descarga está diseñado con funciones completas ( con control óptico, control de tiempo, protección contra sobrecarga, protección contra sobredescarga y protección de conexión inversa, etc.) y control de costos para lograr un rendimiento de alto costo.

1.2 Introducción al principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del sistema es sencillo. Las células solares fabricadas según el principio del efecto fotovoltaico reciben la radiación solar durante el día y la convierten en energía eléctrica para el consumo humano. Salida Después de cargar y descargar El controlador se almacena en la batería. Por la noche, cuando la iluminación disminuye gradualmente a aproximadamente 10 lux y el voltaje del circuito abierto del panel solar es de aproximadamente 4,5 V, el controlador de carga y descarga detecta este valor de voltaje y actúa. , y la batería descarga el cabezal de la lámpara. Después de que la batería se haya descargado durante 8,5 horas, el controlador de carga y descarga se activa y finaliza la descarga de la batería. La función principal del controlador de carga y descarga es proteger la batería.

2. Ideas de diseño de sistemas

En comparación con la iluminación solar general, el diseño de farolas solares tiene los mismos principios básicos, pero hay más vínculos a considerar. A continuación se tomará como ejemplo esta farola solar LED de alta potencia de Hong Kong Zhenmingli Group Co., Ltd. y se analizará en varios aspectos.

2.1 Selección del módulo de células solares

Requisitos de diseño: en el área de Guangzhou, el voltaje de entrada de carga es de 24 V, el consumo de energía es de 34,5 W, las horas de trabajo son de 8,5 h por día y Se garantizan 7 días de lluvia consecutivos.

⑴ La radiación media anual en Guangzhou en las últimas dos décadas es de 107,7 Kcal/cm2. Después de un simple cálculo, las horas máximas de sol en Guangzhou son de aproximadamente 3.424 h. consumo de carga = = 12.2AH

⑶ La corriente de carga total de los módulos solares requeridos = 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A

Aquí, el número de dos días lluviosos consecutivos El número mínimo de días de diseño es 20 días, 1,05 es el coeficiente de pérdida integral del sistema de módulo de células solares y 0,85 es la eficiencia de carga de la batería.

⑷ La potencia total mínima de los módulos solares = 17,2 × 5,9 = 102 W

La selección de módulos de batería estándar con una potencia de salida máxima de 110 Wp y un solo módulo de batería de 55 Wp debería poder garantizar que el sistema de alumbrado público tendrá una duración de un año de funcionamiento normal en la mayoría de los casos.

2.2 Selección de la batería

El cálculo de la capacidad de diseño de la batería es más sencillo que la potencia máxima de los módulos solares.

Según el cálculo anterior, el consumo de energía diario de la carga es 12,2AH. Cuando la batería está completamente cargada, puede funcionar continuamente durante 7 días de lluvia, más la primera noche de trabajo, la capacidad de la batería es:

12,2×(7 1) = 97,6 (AH), elija 2 12V100AH La batería puede cumplir los requisitos.

2.3 Soporte del módulo de células solares

2.3.1 Diseño de inclinación

Para permitir que el módulo de células solares reciba la mayor cantidad de radiación solar posible en un año , debemos elegir un ángulo de inclinación óptimo para el módulo de células solares.

Los debates sobre el ángulo de inclinación óptimo de los módulos de células solares han aparecido mucho en algunas publicaciones académicas en los últimos años.

Las farolas se utilizan en el área de Guangzhou. Según la información contenida en la literatura relevante para este diseño [1], el ángulo de inclinación del soporte del módulo de células solares seleccionado es de 16°.

2.3.2 Diseño resistente al viento

En el sistema de alumbrado público solar, una cuestión estructural que requiere gran atención es el diseño resistente al viento. El diseño resistente al viento se divide principalmente en dos partes, una es el diseño resistente al viento del soporte del componente de la batería y la otra es el diseño resistente al viento del poste de luz. A continuación se presenta un análisis basado en las dos secciones anteriores.

⑴ Diseño resistente al viento de los soportes del módulo de células solares

Según la información de parámetros técnicos del fabricante del módulo de batería, la presión de barlovento que puede soportar el módulo de células solares es de 2700 Pa. Si el coeficiente de resistencia al viento se selecciona como 27 m/s (equivalente a un tifón de categoría 10), según la mecánica de fluidos no viscosos, la presión del viento que soportará el módulo de batería es de sólo 365 Pa. Por lo tanto, el módulo en sí puede soportar completamente velocidades de viento de 27 m/s sin sufrir daños. Por lo tanto, el aspecto clave a considerar en el diseño es la conexión entre el soporte del componente de la batería y el poste de luz.

En el diseño de este sistema de alumbrado público, la conexión entre el soporte del componente de la batería y el poste de luz está diseñada para conectarse de forma fija mediante postes con pernos.

⑵ Diseño resistente al viento de postes de alumbrado público

Los parámetros de las farolas son los siguientes:

Ángulo de inclinación del panel A = 16o Altura del poste de luz = 5m

El diseño selecciona el ancho de la soldadura en la parte inferior del poste de luz δ = 4mm y el diámetro exterior de la parte inferior del poste de luz = 168mm

Como se muestra en Figura 3, la superficie donde se ubica la soldadura es la superficie de falla del poste de luz. La distancia desde el punto de cálculo P del momento de resistencia W de la superficie de falla del poste de luz hasta la línea de acción de la carga del panel F en el poste de luz es PQ = [5000 (168 6)/tan16o] × Sin16o = 1545 mm = 1,545 metro. Por lo tanto, el momento de actuación de la carga del viento sobre la superficie de falla del poste de luz M = F×1.545.

De acuerdo con la velocidad máxima permitida del viento de diseño de 27 m/s, la carga básica de un panel de farola solar de doble cabezal de 2 × 30 W es de 730 N. Considerando el factor de seguridad de 1,3, F = 1,3×730 = 949N.

Entonces, M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m.

Según la derivación matemática, el momento resistente de la superficie de falla circular es W = π×(3r2δ＋3rδ2+δ3).

En la fórmula anterior, r es el diámetro interior del anillo y δ es el ancho del anillo.

Momento resistente de la superficie de falla W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)

=π×(3×842×4+3×84×42+43) = 88768mm3

=88.768 ×10-6 m3

Esfuerzo causado por el momento de carga del viento en la superficie de falla = M/W

= 1466/(88.768×10 -6) =16,5×106pa =16,5 Mpa<<215Mpa

Entre ellos, 215 Mpa es la resistencia a la flexión del acero Q235.

Por lo tanto, si el ancho de soldadura seleccionado en el diseño cumple con los requisitos, siempre que se pueda garantizar la calidad de la soldadura, la resistencia al viento del poste de luz no será un problema.

2.4 Controlador

La función principal del controlador de carga y descarga solar es proteger la batería. Las funciones básicas deben incluir protección contra sobrecarga, protección contra sobredescarga, control de luz, control de tiempo y conexión anti-reversa.

Los parámetros generales del voltaje de protección contra sobrecarga y sobredescarga de la batería se muestran en la Tabla 1. Cuando el voltaje de la batería alcanza el valor establecido, el estado del circuito cambia.

En cuanto a la selección de dispositivos, actualmente existen algunos que utilizan microcontroladores y otros que utilizan comparadores. Existen muchas soluciones, cada una con sus propias características y ventajas. Se debe seleccionar la solución correspondiente según las necesidades de. El grupo de clientes No lo discutiré aquí detallado uno por uno.

2.5 Tratamiento de superficies

Esta serie de productos adopta una nueva tecnología de recubrimiento electrostático, principalmente recubrimientos de materiales de construcción profesionales FP, que pueden cumplir con los requisitos de los clientes en cuanto al color de la superficie del producto y la coordinación ambiental. tiene altas propiedades de autolimpieza, fuerte resistencia a la corrosión y al envejecimiento, y es adecuado para cualquier entorno climático.

La tecnología de procesamiento está diseñada para recubrirse con galvanización en caliente, lo que mejora en gran medida el rendimiento del producto y cumple con los requisitos más estrictos de AAMA2605.2005. Otros indicadores han alcanzado o superado los requisitos pertinentes de GB.

3. Conclusión

El diseño general básicamente toma en consideración todos los aspectos; el diseño de selección de potencia máxima de los módulos fotovoltaicos y el diseño de selección de capacidad de la batería adoptan los métodos de diseño más comunes en la actualidad. La idea del diseño es relativamente científica; el diseño resistente al viento se analiza desde el soporte del componente de la batería y el poste de luz, y el análisis es relativamente completo; el tratamiento de la superficie adopta la tecnología más avanzada; la estructura general de la farola es simple y; hermoso; la operación real ha demostrado que la efectividad de cada enlace La combinación entre ellos es mejor.

En la actualidad, el problema de la inversión inicial en iluminación LED solar sigue siendo un problema importante que nos preocupa. Sin embargo, la eficiencia luminosa de las células solares está mejorando gradualmente, mientras que el precio disminuirá gradualmente. De manera similar, la eficiencia luminosa de los LED en el mercado está aumentando rápidamente, pero el precio está disminuyendo. En comparación con la energía solar renovable, limpia y libre de contaminación y la protección ambiental y el ahorro de energía de los LED, la energía fósil convencional es cada vez más escasa y su uso causará una contaminación cada vez más grave al medio ambiente. Por lo tanto, la iluminación LED solar, como iluminación exterior emergente, nos mostrará una vitalidad infinita y amplias perspectivas.

La calidad de los productos de suministro de energía fotovoltaica doméstica está directamente relacionada con los intereses de los usuarios. En la actualidad, nuestro país cuenta con normas; GBT19064~2003 Condiciones técnicas y métodos de prueba para sistemas de energía solar fotovoltaica domésticos para evaluar productos de energía fotovoltaica doméstica (en lo sucesivo, productos). Este componente estándar del producto presenta requisitos técnicos relevantes y no existe un estándar de evaluación para la integridad del producto ensamblado.

En octubre de 2004, IEC promulgó la norma internacional IEC62124 Sistema Fotovoltaico Independiente - Verificación del Diseño (PhotovOItaic (PV1standa10nesystems-Des_gnvermcation)), que estipula los procedimientos para las pruebas de verificación del diseño de sistemas fotovoltaicos independientes, así como el diseño del sistema. Requisitos técnicos para la verificación, de modo que se pueda evaluar el desempeño general del sistema

Alcance y propósito de la norma

Son aplicables los métodos y procedimientos de prueba de desempeño técnico incluidos en la norma IEC62124 a sistemas de generación de energía fotovoltaica independientes. Los sistemas fotovoltaicos independientes se componen de múltiples componentes. Incluso si los componentes cumplen con los estándares técnicos y de seguridad, aún es necesario verificar más a fondo si los indicadores técnicos de todo el sistema cumplen con los requisitos de diseño. el diseño y el rendimiento del sistema y evalúa el rendimiento del sistema.

Requisitos de prueba de rendimiento del sistema y muestreo

El sistema deberá someterse a pruebas de rendimiento de acuerdo con los procedimientos de prueba de esta norma. Durante la prueba, el probador deberá cumplir estrictamente con las instrucciones de operación, instalación y conexión del fabricante. La prueba de rendimiento se puede realizar en exteriores o en interiores si las condiciones de prueba al aire libre en el sitio de prueba son similares a las condiciones exteriores simuladas en la norma. Se recomienda realizar la prueba en interiores cubriendo las principales zonas climáticas en las que se diseña y utiliza el sistema, la prueba requiere dos muestras del mismo modelo de sistema. Si un sistema falla en alguna prueba, otro sistema que cumpla con los requisitos. El estándar volverá a aceptar toda la prueba relevante. Si este sistema también falla, se considerará que el diseño no cumple con los requisitos de verificación.

Prueba de rendimiento del sistema La prueba de rendimiento del sistema*** se divide en tres etapas. : preprocesamiento, prueba de rendimiento y voltaje máximo. Aplicabilidad de la operación de carga

1. Preacondicionamiento El propósito de la prueba de preacondicionamiento es determinar el HVD (voltaje cuando la batería está completamente cargada y desconectada) y LVD (. cuando la batería se desconecta bajo voltaje) durante el funcionamiento normal del sistema. La batería debe ser pretratada de acuerdo con las instrucciones del fabricante (si se indica en el archivo del sistema que la batería no requiere pretratamiento, este trabajo no se realizará). Si el módulo fotovoltaico es de silicio amorfo, se deberá fotoinducir.

2. La prueba de rendimiento consta de 6 pasos

(1) Prueba de capacidad inicial (UBCO): después de instalar el sistema de acuerdo con los requisitos estándar, cargue y descargue la batería. medir la capacidad de la batería, obteniendo así la capacidad inicial disponible de la batería (UBCO)

(2) Prueba del ciclo de carga de la batería (BC): recargar la batería

(3) Prueba de función del sistema (FT): verifica principalmente si el sistema y la carga están funcionando normalmente.

(4) La segunda prueba de capacidad (UBCl): al cargar y descargar la batería, mide la primera capacidad disponible de la batería; batería (UBCl) y el sistema Número de días de funcionamiento independiente

(5) Prueba de recuperación (RT): Determinar la capacidad del sistema fotovoltaico para recargar la batería descargada

(6; ) Prueba de capacidad final (UBC2): Mida la segunda capacidad disponible (UBC2) de la batería cargándola y descargándola. Una vez completados los seis pasos de la prueba de rendimiento, se dibuja la curva característica del sistema en función de los datos de la prueba para determinar el punto de equilibrio del sistema y obtener la cantidad mínima de irradiación promedio en el sitio de instalación que permite que el sistema funcione normalmente.

3. La prueba de funcionamiento de la carga al voltaje máximo verifica la adaptabilidad del funcionamiento de la carga al valor de voltaje máximo bajo alta irradiancia y alto estado de carga. La carga funcionará durante 1 hora en estas condiciones. La carga no debe sufrir daños. La prueba de rendimiento del sistema prueba exhaustivamente la funcionalidad, el funcionamiento independiente y las capacidades de recuperación de la batería después de una descarga excesiva, proporcionando así una confirmación razonable de que el sistema no fallará prematuramente. Base de calificación para la prueba de rendimiento:

(1) La carga debe permanecer funcionando durante toda la prueba, a menos que el controlador de carga se separe de la carga cuando la batería esté sobredescargada (si ocurre LVD, estos datos deben tenga en cuenta)

(2) La capacidad de la batería no puede disminuir en más del 10% durante todo el período de prueba

(3) Recuperación: el voltaje del sistema debe mostrar una tendencia ascendente; durante la "prueba de recuperación". Durante toda la prueba de recuperación, el total de amperios hora (Ah) cargados en la batería debe ser mayor o igual al 50% de UBCl.

(4) Después de la prueba de capacidad de UBCl, la carga es nuevamente. en el tercer "Inicie la operación en o antes del ciclo "Reanudar prueba";

(5) El punto de equilibrio del sistema debe coincidir con el nivel mínimo de irradiación definido o por debajo de este nivel;

( 6 ) El número medido de días de funcionamiento independiente debe coincidir con el número mínimo de días de funcionamiento independiente o más definido por el fabricante.

(7) Según las especificaciones técnicas del fabricante, durante períodos de alta irradiancia y bajo alto; estados de carga, la operación de la carga no se verá dañada por el voltaje máximo generado por la batería

(8) Durante la prueba, no debe haber ningún circuito abierto anormal o cortocircuito en la muestra;

Un sistema que cumple plenamente las condiciones anteriores está calificado; de lo contrario, el sistema no está calificado.

Referencia: /MarketTrade/TradeInfoDetail.aspx?InfoId=22863