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光伏应用#培训课件# 天普新能源科技有限公司 光电部 2012年01月31日 一、光伏应用 1、太阳能照明系统 2、光伏发电系统 3、BIPV建筑一体化 4、光伏民用产品 二、硅太阳电池工作原理 三、光伏电池板 1、光伏电池板的连接方式 2、通过功率计算转换效率 3、太阳能电池的分类 四、普通光源与LED光源对比 五、路灯排布 六、简单配置计算 七、路灯安装 简单计算 光伏产品价格简单计算 一、光伏应用 1、太阳能照明系统 太阳能道路灯 太阳能庭院灯 太阳能路灯 适用于城镇、乡村、市区、高速路的道路照明 适用于市区广场、景观公园、住宅小区、院校厂区等场所的量化装饰 太阳能路灯基本参数 高 度：5-6米 系统电压：DC12V/24V 适配光源：大功率LED 光源效率：>0.9 工作时间：6-8小时（可根据客户 要求设计） 阴雨天数：3-4天（可根据客户要 求设计） 抗 风 力：41.4m/s 灯具材质：压铸铝PC 显色指数：Ra>75% 防护等级：IP65 使用温度：-40℃-+60℃ 电 池 板：单/多晶硅高转换效率 电池板，寿命≥25年 蓄 电 池：阀控密封式免维护胶体、 铅酸蓄电池,寿命≥5年 控 制 器：微电脑智能控制器，寿 命≥10年 光 源：优质大颗粒LED白光光 源。寿命≥50000小时 适用范围： 本产品适用于乡村道路、住宅小区的道路照明 型号 TPLD-6S-L 系统电压 12V 光源功率 20W 太阳能电池板功率 90W 蓄电池容量 80Ah 灯杆高度 5-6米 控制器 12V10A 太阳能路灯基本参数 高 度：5-6米 系统电压：DC12V/24V 适配光源：大功率LED 光源效率：>0.9 工作时间：6-8小时（可根据客户 要求设计） 阴雨天数：3-4天（可根据客户要 求设计） 抗 风 力：41.4m/s 灯具材质：压铸铝PC 显色指数：Ra>75% 防护等级：IP65 使用温度：-40℃-+60℃ 电 池 板：单/多晶硅高转换效率 电池板，寿命≥25年 蓄 电 池：阀控密封式免维护胶体、 铅酸蓄电池,寿命≥5年 控 制 器：微电脑智能控制器，寿 命≥10年 光 源：优质大颗粒LED白光光 源。寿命≥50000小时 适用范围： 本产品适用于乡村道路、住宅小区的道路照明 适用范围： 本产品适用于乡镇道路、城市道路、住宅小区的道路照明 太阳能路灯基本参数 高 度：7-8米 系统电压：DC12V/24V 适配光源：大功率LED 光源效率：>0.9 工作时间：6-8小时（可根据客户 要求设计） 阴雨天数：3-4天（可根据客户要 求设计） 抗 风 力：41.4m/s 灯具材质：压铸铝PC 显色指数：Ra>75% 防护等级：IP65 使用温度：-40℃-+60℃ 电 池 板：单/多晶硅高转换效率 电池板，寿命≥25年 蓄 电 池：阀控密封式免维护胶体、 铅酸蓄电池,寿命≥5年 控 制 器：微电脑智能控制器，寿 命≥10年 光 源：优质大颗粒LED白光光 源。寿命≥50000小时 太阳能路灯基本参数 高 度：7-8米 系统电压：DC12V/24V 适配光源：大功率LED 光源效率：>0.9 工作时间：6-8小时（可根据客户 要求设计） 阴雨天数：3-4天（可根据客户要 求设计） 抗 风 力：41.4m/s 灯具材质：压铸铝PC 显色指数：Ra>75% 防护等级：IP65 使用温度：-40℃-+60℃ 电 池 板：单/多晶硅高转换效率 电池板，寿命≥25年 蓄 电 池：阀控密封式免维护胶体、 铅酸蓄电池,寿命≥5年 控 制 器：微电脑智能控制器，寿 命≥10年 光 源：优质大颗粒LED白光光 源。寿命≥50000小时 适用范围： 本产品适用于乡镇道路、城市道路、住宅小区的道路照明 太阳能路灯基本参数 高 度：9-10米 系统电压：DC12V/24V 适配光源：大功率LED 光源效率：>0.9 工作时间：6-8小时（可根据客户 要求设计） 阴雨天数：3-4天（可根据客户要 求设计） 抗 风 力：41.4m/s 灯具材质：铸铁 显色指数：Ra>75% 防护等级：IP65 使用温度：-40℃-+60℃ 电 池 板：单/多晶硅高转换效率 电池板，寿命≥25年 蓄 电 池：阀控密封式免维护胶体、 铅酸蓄电池,寿命≥5年 控 制 器：微电脑智能控制器，寿 命≥10年 光 源：优质大颗粒LED白光光 源。寿命≥50000小时 适用范围： 本产品适用于城市道路、国道、高速公路的道路照明 适用范围： 适用于市区广场、景观公园、住宅小区、院校厂区等场所的量化装饰 适用范围： 适用于市区广场、景观公园、住宅小区、院校厂区等场所的量化装饰 工程实例 说明： 项目名称：北京市庞安路路灯项目 灯高：6米 数量：320盏 说明： 项目名称：湖北省鄂州市路灯项目 庭院灯灯高：4米 数量：170盏 道路灯灯高：6米 数量：55盏 太阳能草坪灯 太阳能壁挂灯 适用于市区广场、景观公园、住宅小区、院校厂区等场所的量化装饰 适用于住宅小区、别墅区的墙壁亮化装饰 2、光伏发电系统 （1）离网系统（独立光伏发电系统） 由太阳能电池板或光伏组件、逆变器、充电控制器、蓄电池组、集线箱及线缆等组成。 （2）并网系统 将太阳能光伏电站产生的电能，通过光伏并网逆变器及控制设备输送到外部电网上，经过电网进行电能分配。 由太阳能电池板或光伏组件、逆变器、集线箱及线缆等组成。 光电池组 控制器与逆变器 用电器 蓄电池 工程实例 说明： 项目名称：青岛市崂山区北宅新农村社区并网电站项目 装机量：30KW 3、BIPV建筑一体化 （1）替代原有建筑材料，实现原有建筑材料的基本功能，还可以发电；如采光顶、幕墙、百叶等。结构形式如明框、隐框等。 （2）附着于建筑材料上，不具备建筑材料的基本功能，可以发电。 （3）以电站形式安装于建筑物楼顶，不具备建筑材料的基本功能，可以发电。 4、光伏民用产品 太阳能水泵 产品特点：寿命长、功耗低、噪音小、调速平衡、运行可靠、无干扰等。 太阳能水泵就供电方式方面可以分为两类：直流水泵和交流水泵。 直流水泵不需要逆变电源，但是其功率较小 交流水泵需要逆变电源，功率大，但是经过逆变电源会有至少20%的电能损耗。 太阳能交通信号灯 产品介绍：太阳能交通信号灯采用太阳能电池供电，绿色环保、结构紧凑、移动方便，适用于不便于装设永久交通信号设备、供电困难或临时停电的交通路口，是现代交通管理的重要信号控制和显示设备。 工作原理：白天在太阳光的照射下，将太阳能电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电，再由蓄电池在控制器的控制下给负载供电。 太阳能广告站牌 产品介绍：太阳能组件把所覆盖和接受的太阳光转化为能量并储存在蓄电池里。在夜晚将白天存储的能量转化为电能，并能根据外界光的强弱自动控制发光，太阳能系统与广告灯箱是分体的，白天可把系统放在太阳底下充电，晚上广告灯箱会自动发光。 太阳能便携式电源 产品介绍：手提式太阳能发电系统为娱乐工作一体机，它可以给手机、笔记本电脑、电灯、数码相机、摄象机、电视机、电动工具、音乐CD、DVD、电风扇等用电电压在220V，50Hz，功率在产品额定功率范围内的电器充电，还带MP3、收音、带USB内存卡插槽可以让你无时无刻随时随地听音乐 。充满电后可以保证节能灯(5W)、电风扇(25W)、笔记本(45W)同时工作的时间2到3小时左右。 光电礼品 太阳能手电筒 太阳帽 太阳能台灯 太阳能手机充电器 太阳能手提照明灯 太阳能驱蚊灯 太阳能收音机 光电套装 序号 类别 名称 产品型号 基本配置 电池板/蓄电池/逆变器 光伏组件铺设面积（m2） 重量（Kg） 适用范围 12 电源 独立光伏系统 TPLD-200 100W*2/100AH*2/24V300W 1.33 - 为边远的乡村、牧区、海岛、高原、沙漠的农牧民提供照明、收看电视、收听广播等基本生活用电 13 TPLD-1K 125W*8/200AH*6/24V1KW 8 - 14 TPLD-3K 150W*20/200AH*16/24V1KW 25.8 - 序号 类别 名称 产品型号 基本配置 电池板/逆变器 光伏组件铺设面积（m2） 重量（Kg） 适用范围 15 电站 并网光伏电站 TPBD-10K 230W*44/12KW（AC220） 124 - 大型荒漠地、开阔地光伏电站 16 TPBD-30K 230W*130/15KW*2（AC220/380） 366 - 17 TPBD-50K 280W*178/50KW（AC220/380） 600 - 18 TPBD-300K 230W*1304/100KW*3（AC380） 3650 - 二、硅太阳电池工作原理 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础， 其工作原理是利用光电材料 吸收光能后发生内光电效应， 将光能转换为电能。根据所 用材料的不同，太阳能电池 可分为：硅基太阳能电池和 薄膜电池，本章主要讲硅基 太阳能电池。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础， 其工作原理是利用光电材料 吸收光能后发生内光电效应， 将光能转换为电能。根据所 用材料的不同，太阳能电池 可分为：硅基太阳能电池和 薄膜电池，本章主要讲硅基 太阳能电池。 太阳能电池发电的原理主要是半导体的内光电效应，一般的半导体主要结构如下： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 1．硅太阳能电池工作原理与结构 本征半导体受热或光照 本征激发产生电子和空穴 自由电子 空穴 在外电场作用下 价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流 半导体导电机理动画演示 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P 型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。 当P型和N型半导体材料结合时，P 型（ N型）材料中的空穴（电子）向N 型（ P 型）材料这边扩散，扩散的结果使得结合区形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在PN结两侧形成一个耗尽区。 PN结的形成及工作原理 硅光电池是一个大面积的光电二极管，它可把入射到它表面的光能转化为电能。当有光照时，入射光子将把处于介带中的束缚电子激发到导带(光生伏特效应），激发出的电子空穴对在内电场作用下分别漂移到N型区和P型区，当在PN结两端加负载时就有一光生电流流过负载。 光电池结构示意图 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。 太阳能电池：太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”。 天普 三、光伏电池板 光伏电池板：由太阳能电池片按照某些连接方式组合而成，是太阳能发电系统的核心部分。 1、光伏电池板的连接方式 串联方式：为了满足我们对高电压的需要，我们把电池片通过串联的方式结合在一起。 并联方式：为了满足我们对高电流的需要，我们把电池片以并联的方式结合在一起。 测试条件 地面用太阳电池测试标准条件（STC）： （1）：大气质量为AM1.5时的太阳光谱分布 （2）：太阳辐照强度为1000 W/m2 . （3）：温度为25 ±1 ℃. 注：在STC条件下测试的电池功率叫“峰瓦数“。 2、通过功率计算转换效率 转换效率的定义 在标准测试条件下太阳电池外部回路上连接最佳负载时的最大能量转换效率。 η = Pm/Pin η：转换效率 Pm：最大功率（峰值功率） Pin：太阳入射功率 单位换算 1MW=1,000,000W 1W=1000mW 1m=100cm 1m2=10000cm2 标准光强 1000W/m2 等同于 0.1W/cm2 100mW/cm2 例1 有一电池片单片面积为100 cm2 ，在STC条件下的功率为2W，求转换效率。 解析: 标准光强：100mW/cm2 最大功率：Pm=2W=2000mW 入射功率：Pin=100(单片面积) ×100（标准光强） =10000mW 转换效率:η=Pm/Pin=2000/10000=20% 单块电池片 工作电压0.5~0.6V 峰值功率2.8Wp 尺寸125*125mm 转换效率17.9% 组件是由36块电池片串联而成 工作电压18V 峰值功率100Wp 3、太阳能电池的分类 按制造工艺可分为两大类： ①第一代和第二代太阳能电池：晶体硅系列（分为单晶硅和多晶硅） ②第三代薄膜型太阳能电池:非晶硅和铜铟镓硒（CIGS）系列 （1）单晶硅太阳电池（Monocrystalline Silicon） (1)表面规则稳定，通常呈黑色 (2)光电转换率最高，可达17-18%左右,而且其发电效率稳定可靠。 (3)相对于多晶硅弱光性较好。 (4)因单晶硅衬底造价高，成本较贵。 (5)光电单元间的空隙可透部分光。 （2）多晶硅太阳电池（Polycrystalline Silicon ） (1)结构通常清晰，不透明 (2)转化率略低于单晶硅太阳电池，约16-17%，但有进一步提高的潜力 (3)稳定性不如单晶硅 (4)无弱光能力 (5)成本低于单晶硅 多晶硅太阳电池正在逐步取代单晶硅太阳电池。 （3）非晶硅太阳电池（Amorphous Silicon） （1）具有透光性，透光度可从5%到75% ,运用到建筑上的最理想的透光度为5% （2）转化率较低（6%-10%） （3）具备弱光发电的性能，日发电时间可以从早上6点延续到晚上7点 （4）材料和制造工艺成本低，易于形成大规模生产 （5）承受的工作温度比晶体硅要高 四、普通光源与LED光源对比 常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式 （a）单侧布置；（b）双侧交错布置；（c）双侧对称布置；（d）中心对称布置；（e）横向悬索布置 五、路灯排布 灯具的配光类型、布置方式与灯具的安装高度、间距的关系 注: Weff为路面有效宽度(m)。 配光类型 截 光 型 半 截 光 型 非 截 光 型 布置方式 安装高度 H(m) 间距 S(m) 安装高度 H(m) 间距 S(m) 安装高度 H(m) 间距 S(m) 单侧布置 H≥Weff S≤3H H≥1.2Weff S≤3.5H H≥1.4Weff S≤4H 双侧交错布置 H≥0.7Weff S≤3H H≥0.8Weff S≤3.5H H≥0.9Weff S≤4H 双侧对称布置 H≥0.5Weff S≤3H H≥0.6Weff S≤3.5H H≥0.7Weff S≤4H 太阳能电池板功率： P= 光源功率×光源工作时间×（17.5/12）÷峰值日照时数÷（利用系数×维护系数） 其中: P为电池组件的功率，单位为W； 光源工作时间单位为h； 峰值日照时数单位为h； 利用系数一般取值0.8（光源为LED）： 维护系数一般取值0.7（蓄电池库仑效率、组件尘埃遮挡） 蓄电池容量计算方法 容量计算如下： 蓄电池容量=光源功率×光源工作时间×（存贮天数+1）÷放电深度÷系统电压 其中：蓄电池容量单位为Ah;       负载功率单位为W；       日工作时间单位为h；       存贮天数单位为d；       放电深度，一般取0.8左右       系统电压单位为V 六、简单配置计算 七、路灯安装 1、太阳能路灯安装步骤： 太阳能路灯安装施工与传统路灯安装过程基本一致，但有区别，特别是太阳能电池板与蓄电池的安装。太阳能路灯安装施工工序： 2、灯位的选定： （1）现场戡测，灯位周围无遮挡物。安装时有起吊空间（周围有无高压线缆等）。 （2）跟据路灯道路安装要求定灯位，采用三种布灯方式（单侧布灯，双侧交叉布灯，双侧对称布灯）；灯高确定，与道路宽度与布灯方式关系确定；灯间距，与灯高与照射倾角关系 灯位的选定，基础预制，现在安装准备工作（蓄电池组装、电池板与支撑加的组装），灯杆组装（穿线、灯具安装、电池板技架安装），吊装，蓄电池安装，控制器安装，灯杆校位置，验收移交。 （一般是灯高的三倍左右）。 3、基础预制： （1）预埋件尺寸的确定，跟据灯杆厂提供数据与我实际安装需要，确定灯高与预埋件尺寸关系如下表： 2、挖坑，根据基础尺寸确定坑大小，同时预留蓄电池置埋位置。 3、基础预制，预制基础时，混凝土标号按C20来执行，同时要对基础用振动机构振动夯实，确保质量，在浇灌混凝土时，注意不要将混凝土浇灌在丝杆上面，以免影响安装速度。压置穿线管时，要根据图纸要求压置，并确保不将混凝土注入管内。下管口位置距基础面距离为250mm。对基础表面进行找平，用水平仪测试，确保四脚准确无误水平。 4、准备工作： （1）工具准备，按照工作需求，准备相应工具，并列出清单（清单上需注明型号与数量）具体按工具外出清单表来准备。 （2）材料准备，按进货清单准备材料，并逐一核对（数量，规格等），确认准确无误； 5、安装工作： （1）蓄电池组装，核对蓄电池容量与设计配置单是否相同，（若多块组联，请确定并串联方式，并联电池不能超过4块）。蓄电池联接线接线时，注意联接线鼻子焊接点牢固。将联接好的电池装进蓄电池保温箱中，封闭保温箱，同时注意在组装时将保温箱各处螺丝紧固好，避免露水； 将组装好的蓄电池盒，置入蓄电池坑中，盖好盖板（或者直埋于土里）；蓄电池入坑过程中最好选择在晴天；入坑后将联接线引出坑基础，测试电压是否正常，否则进行检查。 （2）电池板组装，组装前将电池板支架与灯杆搬运至基础附近，将电池板用螺丝固定在架子上，按要求对电池板时行并串联接线，接线完闭后进行测试，确保电压附合安装要求。正常天气情况：12V系统电池板系统测试电压不能低于18V，24V系统电池板测试电压不能低于36V。若小于要求检查单板电压是否附合要求。 （3）灯杆组装，检查确定所安装位置灯杆型号是否正确（如单头，双头），配合相应的长短跳臂；将合适的导线裁至相应的位置，一般剥线两端各预留150MM。安装跳臂及灯头，确定灯具的位置及水平度，以灯杆为基准。接线后检查灯线是否紧固牢固。 连接光源与穿线，按说明书正确联接导线，注意正负极。连接完线后要检查连接是否牢固。光源安装过程中，注意光源的投光面要垂直于地面，而不是安装的跳臂面。 连接完光源后，先用万用表测试其阻值，及与杆体有无接地现象，后使用蓄电池对其进行亮灯测试，确认连接正确。 （4）吊装，待灯杆部件都安装完后，并对光源检测完后，可进行吊装。吊装前要准备好相应的材料工具：自喷漆、活口扳、加力杆，锤子，内六方，螺母，垫片等。 先对基础表面进行清理，便于安装。先装杆体起吊于1米以上，此时对电池板进行整体方向调整，固定。（调整时根据地区太阳方向，调整至向南方，且紧固牢固），同时对杆体上污垢进行清理，并对局部擦碰严重地区进行补漆处理。 起吊过程中，注意杆体移动方向与速度，由专人用板手扶住灯杆，避免碰伤人员。在杆体下降过程中要缓慢，并有专人指挥吊车司机，严禁禁止多人乱喊指挥。注意在起吊系扣时要防止起吊后绳索无法取下，必要时可在系绳上面再系一绳，便于取绳。 灯杆落下时注意，不要压住蓄电池管线，同时要缓慢下降；螺丝紧固时要对称紧固，M24以上的螺母要使用加力杆，力杆长度不小于1.2米。四脚受力要均匀，保持杆体正直。 （5）控制器连接。严格按照控制器说明来安装，顺序为先接蓄电池端，再接负载端，（观察灯是否亮，如正常亮灯，则正常否则检查更换控制器），最后接太阳能电池板端（观察灯是否息灭，息灭为正常，有些控制器带有延时功能，等三五分钟后会自己动息灭），在接过程中，注意正负极要接正确，同时不要两手同时拿电池板的正负极线端，避免触电。盖好检修仓门。 （6）灯杆校验。完成上面工作后，再对灯杆进行整体性调整，确保灯杆端直，（直角两方向观看）；同时对螺母进行防腐处理，涂摸油脂；清理杆体上的污垢，同时将标牌固定在杆体的固定位置。 （7）整体对所安装灯进行检查，检查内容主要有：亮灯是否正常，电池板方向的正确与统一性，杆体端直，标牌完整性，数量，等工作。 （8）对亮灯进行参数统计，实验测试，并将数据清楚，回公司后进行整理，分板，同时完成施工报告。将外购件的说明书，合格证等相关附件交于存档。 1、根据路宽确定灯高 路宽：灯高=1:1 举例：6米路宽安装路灯灯高6米 2、根据灯高确定间距 灯高：间距=1:3 举例：6米高路灯安装间距18米 3.、根据间距确定安装路段所需安装路灯数量 举例：180米路段可安装6米路灯10盏 4、根据灯高确定光源功率 简单计算 灯高（米） 光源功率（Ｗ） ５ ２０ ６ ３０ ７ ４０ ８ ５０ ９ ６０ １０ ７０ ５、根据光源功率确定系统配置 光源功率：太阳能电池板功率＝１:４ 光源功率：12V蓄电池容量＝１:４ 举例：30W光源，需要配置太阳能电池板120W，蓄电池12V120Ah 6、根据可铺设面积确定电站装机量 1平方米可铺设太阳能电池板80-100W 举例：100平方米面积的位置可安装电站装机量8-10KW 太阳能路灯 成本价=路灯灯高*750元/盏 市场价=路灯灯高*1050元/盏 举例：10米路灯成本价7500元/盏，市场价=10500元/盏 电站类 离网型 成本价=装机量*21元 市场价=装机量*30元 并网型 成本价=装机量*16元 市场价=装机量*23元 举例：一个1KW离网型电站成本价2.1万元/套，市场价3万元/套 一个100KW并网型电站成本价160万元/套，市场价230万元/套 光伏产品价格 6、安装示意图 THE END THANKS