1. 시스템 소개
1.1 시스템의 기본 구성요소 소개
시스템은 태양전지 구성요소(브래킷 포함), LED 램프 헤드, 및 컨트롤 박스(제어 포함) 태양광 패널의 광 효율은 127Wp/m2에 달하며 이는 매우 효율적이며 시스템의 방풍 설계에 매우 유익합니다. 램프 헤드 부분은 1W 흰색으로 인쇄 회로 기판에 통합됩니다. LED와 1W Yellow LED 일정 거리를 두고 배열된 도트 매트릭스를 평면 광원으로 사용합니다.
컨트롤 박스 본체는 스테인레스 스틸로 제작되어 아름답고 내구성이 뛰어나며 유지 관리가 필요 없는 납축전지와 충방전 컨트롤러가 컨트롤 박스에 배치되어 있습니다. 이 시스템은 최소한의 유지 관리로 인해 "유지 관리가 필요 없는 배터리"라고도 불리는 밸브 제어형 밀봉 납축 배터리를 사용하며, 이는 시스템 유지 관리 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. 충전 및 방전 컨트롤러는 모든 기능을 갖추고 설계되었습니다. 광학 제어, 시간 제어, 과충전 보호, 과방전 보호 및 역접속 보호 등) 및 비용 제어를 통해 높은 비용 성능을 달성합니다.
1.2 작동 원리 소개
시스템의 작동 원리는 간단하다. 광기전력 효과 원리를 이용하여 만든 태양전지는 낮 동안 태양복사를 받아 전기에너지로 변환한다. 충전 및 방전 후 컨트롤러는 배터리에 저장되어 야간에 조도가 약 10lux로 점차 감소하고 태양광 패널의 개방 회로 전압이 약 4.5V가 되면 충전 및 방전 컨트롤러가 이 전압 값을 감지하여 작동합니다. , 배터리가 램프 헤드를 방전시킵니다. 배터리가 8.5시간 동안 방전되면 충방전 컨트롤러가 활성화되어 배터리 방전이 종료됩니다. 충방전 컨트롤러의 주요 기능은 배터리를 보호하는 것입니다.
2. 시스템 설계 아이디어
일반 태양광 조명과 비교하여 태양광 가로등의 디자인은 기본 원칙은 동일하지만 고려해야 할 링크가 더 많습니다. 다음은 홍콩 Zhenmingli Group Co., Ltd.의 태양광 LED 고출력 가로등을 예로 들어 여러 측면에서 분석합니다.
2.1 태양전지 모듈 선택
설계 요구 사항: 광저우 지역의 부하 입력 전압은 24V, 소비 전력은 34.5W, 하루 근무 시간은 8.5시간이며, 7일 연속 비오는 날이 보장됩니다.
⑴ 지난 20년 동안 광저우의 연간 평균 방사선량은 107.7Kcal/cm2입니다. 간단한 계산에 따르면 광저우의 일일 최대 일조 시간은 약 3.424시간입니다. 부하의 전력 소비 = = 12.2AH
⑶ 필요한 태양광 모듈의 총 충전 전류 = 1.05×12.2×nn(3.424×0.85)=5.9A
여기서 숫자는 2연속 비오는 날의 설계 최소 일수는 20일이며, 1.05는 태양전지 모듈 시스템의 종합 손실계수, 0.85는 배터리 충전 효율이다.
⑷ 태양광 모듈의 최소 총 전력 = 17.2×5.9 = 102W
최대 출력 전력이 110Wp이고 단일 55Wp 배터리 모듈을 갖춘 표준 배터리 모듈을 선택하면 다음을 보장할 수 있어야 합니다. 대부분의 경우 가로등 시스템은 1년 동안 정상적으로 작동합니다.
2.2 배터리 선택
배터리 설계 용량 계산은 태양광 모듈의 최대 전력량보다 간단합니다.
위 계산에 따르면 부하의 일일 소비전력은 12.2AH이다. 배터리가 완전히 충전되면 비오는 날 7일과 작업 첫날 밤 동안 지속적으로 작동할 수 있습니다. 배터리 용량은 다음과 같습니다.
12.2×(7 1) = 97.6(AH), 2 12V100AH 선택 배터리는 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
2.3 태양전지 모듈 브라켓
2.3.1 경사 설계
태양전지 모듈이 1년 동안 최대한 많은 일사량을 받을 수 있도록 , 태양전지 모듈의 최적의 기울기 각도를 선택해야 합니다.
최근 일부 학술지에서는 태양전지 모듈의 최적 경사각에 대한 논의가 많이 등장하고 있다.
가로등은 광저우 지역에서 사용되며, 본 설계에 대한 관련 문헌[1]의 정보에 따르면 태양전지 모듈 브래킷의 경사각은 16o로 선택되었습니다.
2.3.2 내풍 설계
태양광 가로등 시스템에서 큰 관심이 필요한 구조적 문제는 내풍 설계이다. 방풍 설계는 주로 두 부분으로 나누어집니다. 하나는 배터리 모듈 브래킷의 방풍 설계이고, 다른 하나는 전등 기둥의 방풍 설계입니다. 다음은 위의 두 부분을 토대로 분석한 것이다.
⑴ 태양전지 모듈 브래킷의 내풍 설계
배터리 모듈 제조업체의 기술 매개변수 정보에 따르면 태양전지 모듈이 견딜 수 있는 풍압은 2700Pa입니다. 비점성 유체 역학에 따라 바람 저항 계수를 27m/s(카테고리 10 태풍에 해당)로 선택한 경우 배터리 모듈이 견딜 수 있는 풍압은 365Pa에 불과합니다. 따라서 모듈 자체는 손상 없이 27m/s의 풍속을 완벽하게 견딜 수 있습니다. 따라서 설계 시 고려해야 할 핵심 사항은 배터리 구성 요소 브래킷과 등주 사이의 연결입니다.
이 가로등 시스템 설계에서는 배터리 구성 요소 브래킷과 등주 사이의 연결이 볼트 폴을 사용하여 고정적으로 연결되도록 설계되었습니다.
⑵ 가로등 기둥의 방풍 설계
가로등의 매개변수는 다음과 같습니다.
패널 패널 경사 각도 A = 16o 가로등 높이 = 5m
설계는 전주 기둥 하단의 용접 폭 δ = 4mm, 전등 기둥 하단 외경 = 168mm를 선택합니다.
그림과 같이 그림 3에서 용접이 위치한 표면은 기둥의 파손 표면입니다. 전주 파손면의 저항 모멘트 W 계산점 P에서 전주에 대한 패널 하중 F의 작용선까지의 거리는 PQ = [5000(168 6)/tan16o] × Sin16o = 1545mm =1.545입니다. 중. 따라서 등주 파손면에 풍하중이 작용하는 모멘트 M = F×1.545이다.
설계 최대 허용 풍속 27m/s에 따르면 2×30W 양두 태양광 가로등 패널의 기본 하중은 730N이다. 안전율 1.3을 고려하면 F = 1.3×730 = 949N입니다.
그러니까 M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m입니다.
수학적 유도에 따르면 원형 파괴면의 저항 모멘트는 W = π×(3r2δ＋3rδ2+δ3)입니다.
위 식에서 r은 링의 내경, δ는 링의 폭이다.
파괴 표면 저항 모멘트 W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)
=π×(3×842×4+3×84×42+43) = 88768mm3
=88.768 ×10-6m3
파괴면에 풍하중 모멘트로 인한 응력 = M/W
= 1466/(88.768×10 -6) =16.5×106pa =16.5Mpa<<215Mpa
그 중 215Mpa는 Q235강의 굽힘강도이다.
따라서 설계에서 선택한 용접 폭이 요구 사항을 충족하면 용접 품질이 보장되는 한 등주의 바람 저항에는 문제가 없습니다.
2.4 컨트롤러
태양광 충방전 컨트롤러의 주요 기능은 배터리를 보호하는 것입니다. 기본 기능에는 과충전 보호, 과방전 보호, 조명 제어, 시간 제어 및 역방향 연결이 포함되어야 합니다.
배터리의 과충전 방지 및 과방전 보호 전압에 대한 일반 매개변수는 표 1과 같습니다. 배터리 전압이 설정 값에 도달하면 회로 상태가 변경됩니다.
장치 선택에 있어서 현재 마이크로 컨트롤러를 사용하는 솔루션과 비교기를 사용하는 솔루션이 있으며 각각 고유한 특성과 장점을 가지고 있으며 해당 솔루션은 필요에 따라 선택해야 합니다. 여기서는 하나씩 자세히 논의하지 않겠습니다.
2.5 표면 처리
이 시리즈 제품은 주로 FP 전문 건축 자재 코팅과 같은 새로운 정전기 코팅 기술을 채택하여 제품 표면 색상 및 환경 조화에 대한 고객의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 높은 자기 세척 특성, 강한 내식성 및 노화 저항성을 가지며 모든 기후 환경에 적합합니다.
가공 기술은 용융 아연 도금을 기반으로 코팅되도록 설계되어 제품 성능을 크게 향상시키고 AAMA2605.2005의 가장 엄격한 요구 사항을 충족합니다. 기타 지표는 GB 관련 요구 사항에 도달하거나 초과했습니다.
3. 결론
전체 설계는 기본적으로 모든 측면을 고려합니다. 태양광 모듈의 피크 전력 선택 설계와 배터리 용량 선택 설계는 현재 가장 일반적인 설계 방법을 채택합니다. 디자인 아이디어는 비교적 과학적입니다. 방풍 디자인은 배터리 구성 요소 브래킷과 전등 기둥에서 분석되며 표면 처리는 가장 진보된 기술을 채택합니다. 실제 작업을 통해 각 링크의 효율성이 더 우수하다는 것이 입증되었습니다.
현재 태양광 LED 조명의 초기 투자 문제는 여전히 우리를 괴롭히는 큰 문제이다. 그러나 태양전지의 발광효율은 점차 향상되는 반면, 가격은 점차 하락할 것으로 예상된다. 마찬가지로 시중에 판매되는 LED의 발광효율도 급격히 높아지는 반면 가격은 하락하고 있다. 재생 가능하고 깨끗하며 무공해인 태양 에너지와 LED의 환경 보호 및 에너지 절약에 비해 기존 화석 에너지는 점점 부족해지고 있으며 그 사용은 점점 더 심각한 환경 오염을 초래할 것입니다. 따라서 태양광 LED 조명은 새롭게 떠오르는 옥외조명으로서 우리에게 무한한 생명력과 넓은 전망을 보여줄 것입니다.
가정용 태양광 전원 제품의 품질은 사용자의 이익과 직결됩니다. 현재 우리나라에는 가정용 태양광 발전 제품(이하 제품이라 함)을 평가하기 위한 GBT19064~2003 가정용 태양광 발전 시스템의 기술 조건 및 테스트 방법 표준이 있습니다. 이 표준 제품 구성 요소는 관련 기술 요구 사항을 제시하며 조립된 제품의 무결성에 대한 평가 표준은 없습니다.
2004년 10월, IEC는 독립형 태양광 발전 시스템 설계 검증 테스트 절차와 시스템 설계를 규정한 국제 표준 IEC62124 독립형 태양광 발전 시스템 - 설계 검증(PhotovOItaic(PV1standa10nesystems-Des_gnvermcation))을 공포했습니다. 시스템의 전반적인 성능을 평가할 수 있는 검증을 위한 기술 요구 사항
표준의 범위 및 목적
IEC62124 표준에 포함된 기술 성능 테스트 방법 및 절차가 적용됩니다. 독립형 태양광 발전 시스템은 여러 구성 요소로 구성됩니다. 구성 요소가 기술 및 안전 표준을 충족하더라도 전체 시스템의 기술 지표가 설계 요구 사항을 충족하는지 여부에 대한 추가 검증이 필요합니다.
시스템 성능 테스트 요구 사항 및 샘플링
시스템은 이 표준의 테스트 절차에 따라 성능 테스트를 거쳐야 합니다. 테스트를 수행하는 경우 테스터는 제조업체의 작동, 설치 및 연결 지침을 엄격히 준수해야 합니다. 시스템이 설계되고 사용되는 주요 기후 구역을 포괄하는 테스트에는 동일한 유형의 시스템 샘플 2개가 필요하며, 한 시스템이 테스트에서 실패하면 다른 시스템이 해당 요구 사항을 충족해야 합니다. 표준에서는 관련 테스트 전체를 다시 승인합니다. 이 시스템도 실패하면 설계가 검증 요구 사항을 충족하지 못한 것으로 간주됩니다.
시스템 성능 테스트***는 세 단계로 구분됩니다. : 전처리, 성능 테스트 및 최대 전압.
1. 사전 조정 테스트의 목적은 HVD(배터리가 완전히 충전되고 분리되었을 때의 전압)를 결정하는 것입니다. 배터리가 저전압에서 분리된 경우) 배터리는 제조업체의 지침에 따라 사전 처리되어야 합니다(시스템 파일에 배터리에 사전 처리가 필요하지 않다고 명시되어 있는 경우). 이 작업은 수행되지 않습니다.) 광전지 모듈이 비정질 실리콘인 경우 광유도 테스트를 수행해야 합니다.
2. 성능 테스트에는 6단계가 있습니다.
(1) 초기 용량 테스트(UBCO): 표준 요구 사항에 따라 시스템을 설치한 후 배터리를 충전 및 방전합니다. 배터리 용량을 측정하여 배터리의 초기 사용 가능 용량(UBCO)을 얻습니다.
(2) 배터리 충전 주기 테스트(BC): 배터리를 재충전합니다.
(3) 시스템 기능 테스트(FT ): 주로 시스템과 부하가 정상적으로 작동하는지 확인합니다.
(4) 2차 용량 테스트(UBCl): 배터리를 충전 및 방전하여 첫 번째 사용 가능한 용량을 측정합니다. 배터리(UBCl) 및 시스템의 독립적 작동 일수
(5) 복구 테스트(RT): 태양광 발전 시스템의 방전된 배터리 재충전 능력을 결정합니다.
(6 ) 최종 용량 테스트(UBC2) : 배터리의 충전과 방전을 통해 배터리의 2차 가용용량(UBC2)을 측정합니다. 6단계의 성능시험이 완료된 후, 시험 데이터를 바탕으로 시스템 특성곡선을 그려 시스템 균형점을 결정하고, 시스템이 정상적으로 작동할 수 있는 설치현장에서의 최소 평균 조사량을 구한다.
3. 최대 전압에서의 부하 작동 테스트는 높은 조사량 및 높은 충전 상태에서 최대 전압 값에서의 부하 작동의 적응성을 검증합니다. 이러한 조건에서는 로드가 1시간 동안 실행됩니다. 하중이 손상되어서는 안 됩니다. 시스템 성능 테스트는 기능, 독립적 작동 및 과방전 후 배터리 복구 능력을 종합적으로 테스트하여 시스템이 조기에 고장나지 않는다는 합리적인 확인을 제공합니다. 성능 테스트 자격 기준:
(1) 배터리가 과방전되었을 때 충전 컨트롤러가 부하에서 분리되지 않는 한 전체 테스트 동안 부하가 계속 작동해야 합니다(LVD가 발생하는 경우 이 데이터는 주의)
(2) 전체 테스트 기간 동안 배터리 용량은 10% 이상 감소할 수 없습니다.
(3) 복구: 시스템 전압은 상승 추세를 보여야 합니다. "복구 테스트" 중에. 전체 복구 테스트 동안 배터리에 충전된 총 암페어 시간(Ah)은 UBCl의 50% 이상이어야 합니다.
(4) UBCl 용량 테스트 후에는 다시 부하가 발생합니다. 세 번째 " "테스트 재개" 주기 또는 그 이전에 작업 시작;
(5) 시스템 평형점은 정의된 최소 조사 수준과 일치하거나 이 수준보다 낮아야 합니다.
( 6 ) 측정된 독립 작동 일수는 제조업체가 정의한 최소 독립 작동 일수 이상과 일치해야 합니다.
(7) 제조업체의 기술 사양에 따라 조도가 높거나 온도가 높은 기간 동안; 충전 상태에서는 배터리가 생성하는 최대 전압으로 인해 부하 작동이 손상되지 않습니다.
(8) 테스트 중에 샘플에 비정상적인 개방 회로나 단락 회로가 없어야 합니다.
위의 조건을 완전히 충족하는 시스템은 적격이며, 그렇지 않은 시스템은 무적격입니다.
참조: /MarketTrade/TradeInfoDetail.aspx?InfoId=22863