6.2.1 要點。
1.太陽能光伏電源系統(tǒng)分類。
1)根據(jù)提供電力的種類，分為直流供電系統(tǒng)、交流供電系統(tǒng)和交直流供電系統(tǒng)；
2)根據(jù)能源獲得途徑，分為光伏供電系統(tǒng)、風(fēng)光互補供電系統(tǒng)；
3)根據(jù)系統(tǒng)的運行模式，分為為獨立型系統(tǒng)(獨立運行發(fā)電)，并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)。
2.太陽能光伏電源系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于公園、景區(qū)、廣場、城市次干道、鄉(xiāng)村及城市居民小區(qū)的功能照明和景觀照明，以及交通指示等多種場合。
3.太陽能光伏電源系統(tǒng)的總效率由太陽能光伏電池組件的PV轉(zhuǎn)換效率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。太陽能光伏電池組件的轉(zhuǎn)換效率目前在17％左右。6.2.2 我國太陽能的使用條件和地區(qū)。
我國地處北半球，南北從北緯4°～52.5°，東西自東經(jīng)73°～135°。全國各地的年太陽輻射總量為931～2334kWh／m2 ，中值為1633kWh／m2 。
我國各地區(qū)的太陽能資源分布，可劃分為五類地區(qū)，參見表6.2.2。
表6.2.2 我國各地區(qū)的太陽能資源分布表
續(xù)表6.2.2
注：1類地區(qū)為太陽能資源最豐富的地區(qū)，2類地區(qū)為太陽能資源較豐富地區(qū)，3類地區(qū)為太陽能資源中等類型地區(qū)，4類地區(qū)是太陽能資源較差地區(qū)，5類地區(qū)是太陽能資源最少的地區(qū)。
我國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，1、2、3類地區(qū)約占全國總面積的2／3以上，年太陽輻射總量高于1389kWh／m2 ，年日照時數(shù)大于2200h，具有利用太陽能的良好條件。特別是1、2類地區(qū)，人口稀少、居住分故、交通方便，可考慮采用太陽能資源。
6.2.3 系統(tǒng)組成。
由太陽能光伏電池組件、控制器、蓄電池、逆變器、燈具等組成。
1.太陽能光伏電池組件。
太陽能光伏電池組件由太陽能電池片經(jīng)串并組合，形成不同規(guī)格的電池板，分單晶硅、多晶硅和非晶硅三種，多晶硅的占有量最大，約占80％左右。
太陽能光伏電池組件的功率計算：
2.控制器。
太陽能光伏電源控制器采用最大功率點跟蹤(MPPT)和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，控制電路以微處理器或DSP芯片為核心，可以極大地提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，并通過對允放電過程進行智能控制，延長蓄電池的使用壽命，實現(xiàn)長期免維護自動運行。
目前國內(nèi)生產(chǎn)的控制器類型見表6.2.3-1：
表6.2.3-1 控制器的類型和特性
續(xù)表6.2.3-1
3.蓄電池。
蓄電池是光伏電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，目前我國用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池多數(shù)是鉛酸蓄電池(其中包括膠體蓄電池)，只在高寒戶外系統(tǒng)采用鎘鎳電池。
1）蓄電池容量計算方法：
蓄電池容量Ah（A·h）=（照明負(fù)載光源功率×每天照明時間×連續(xù)陰雨天數(shù)×冗余余數(shù)）/蓄電池電壓
式中冗余系數(shù)取1.6～2.0。
蓄電池容量應(yīng)在滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量在存儲下來，并能存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。但若容量過大，使蓄電池處在虧電狀態(tài)，將影響蓄電池壽命，造成浪費。
2）鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的分類和技術(shù)特性表6.2.3-2。
表6.2.3-2 鉛酸蓄電池的分類和技術(shù)特性
4.逆變器。
逆變器可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變，按照波形可以分為方波逆變器和正弦波逆變器。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電，經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等匹配的正弦波交流電源，供系統(tǒng)終端用戶使用。
逆變器的失效將導(dǎo)致惡性斷電事故，逆變效率和可靠性是其關(guān)鍵參數(shù)。逆變器的技術(shù)指標(biāo)見表6.2.3-3。
表6.2.3-3 逆變器的技術(shù)指標(biāo)
續(xù)表6.2.3-3
6.2.4 應(yīng)用注意事項。
1.使用地點及負(fù)荷情況。
1)使用地點的日光輻射情況；
2)系統(tǒng)的負(fù)載情況：純電阻性、電容性還是電感性負(fù)載，負(fù)載功率，負(fù)載啟動電流；
3)系統(tǒng)的輸出電壓，每天需要工作時問；
4)陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電天數(shù)。
2.光伏電池的輸出伏安特性具有較強的非線性，與日照強度、環(huán)境溫度、陰雨、霧等許多氣象因素有關(guān)，考慮應(yīng)用系統(tǒng)的實際負(fù)載特性，一般只將光伏電池用作電壓源，根據(jù)系統(tǒng)的電壓等級及容量，將光伏電池若干組串并聯(lián)連接。
3.應(yīng)從可靠性、性價比、色溫和發(fā)光效率等方向綜合考慮選擇光源，目前可選擇大功率LED燈，高效節(jié)能燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈、電磁感應(yīng)燈(無極燈)和小功率金屬鹵化物燈等。
4.太陽能燈具的設(shè)計與使用地區(qū)有關(guān)。太陽能電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之比大約是2：1～4：1，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時間以及對連續(xù)陰雨天照明要求決定。太陽能組件的面積與輸出功率的對應(yīng)關(guān)系大約為120W／m2 。
5.太陽能電池組件的安裝。
太陽能電池組件的輸出功率與安裝角度和裝飾性外罩有關(guān)，如水平放置，輸出功率將減少15％～20％，再在電池上增加一個裝飾性外罩，輸出功率又將減少5％左右。在我國，太陽能電池組件的安裝方向為正南方時，安裝的傾斜角度見表6.2.3-4。
表6.2.3-4 我國30個主要城市緯度及最佳安裝傾角
續(xù)表6.2.3-4
室內(nèi)消火栓 GB3445-20
