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1、山东力诺光伏高科技有限公司 太阳能光伏系统设计方案楼道照明设计一、项目可行性分析人类社会的发展已进入了高度文明时期和相当发达的社会阶段。思想的进步、科技的创新使新事物不断涌现，同时也加快了社会的进步速度。能源作为社会这个大机器运转的动力之源，被以空前的速度和规模开发着，但能源危机已成为全社会发展面临的最大问题。石油、天然气和煤炭等常规能源正在枯竭殆尽，我们必须找到新的能源形式来支持社会的可持续发展。我国对新能源和可再生能源的开发利用十分重视，制定规划、计划，颁布法律、法规和激励政策，并在资金上给予支持，其力度在逐年增加。2006年2月9日，国务院出台了国家中长期科学和技术发展规划纲要中，在能源
2、这一重点领域中，优先主题包括：工业节能，煤的高效清洁利用，可再生能源的低成本规模化开发利用。规划纲要中还明确提出：到2020年，可再生能源在我国能源结构中的比重将达到16。十一五规划中，也提出要节约优先，多元发展，优化生产和消费结构，构筑稳定，经济，清洁，安全的能源供应体系。2006年1月1日，可再生能源法在我国正式实施，这是国际上第五部正式的可再生能源的相关法律。此外，国务院及有关部委已经并且即将出台的配套实施细则一共有12条。这些实施细则从产业发展指导，电价，总量目标，财税补贴，专项基金，并网发电等各个细节方面对于可再生能源的发展予以支持和细化。太阳能作为新能源和可再生能源的一种，是取之不
3、尽、用之不竭的洁净能源。开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济发展和提高人民生活都有极为重要的意义。太阳能光伏发电由于资源无限、无污染和能把太阳光直接转变为电能，系统无运动部件、运行可靠、少维护、寿命长，且电能有宜于输送、储存的优点，因此它是太阳能应用工业中最有前途的产品。我国的光伏发电产业，在国家政策的激励下，在国内外快速增长的市场需求的催化下，正在快速发展，迅速壮大。2002年和2003年国家发改委两次投入18亿元，采用太阳能光伏发电的方式解决西北七省无电乡镇的用电问题，深圳市投资6000多万元，建立1兆瓦的屋顶太阳能光伏并网发电系统，北京市正在新建的首都博物馆屋顶上建设
4、300千瓦的太阳能光伏并网发电系统，2008年北京奥运会场馆也将采用大量的太阳能光伏发电系统，这一切都清楚地表明了太阳能光伏发电市场的巨大潜力。太阳能发电特点： 节能：以太阳能光电转换提供电能，取之不尽、用之不竭； 环保：无污染、无噪音、无辐射； 安全：绝无触电、火灾等意外事故； 方便：安装简洁、没有停电限电顾虑； 寿命长：产品科技含量高，控制系统、配件均是国际品牌、智能化设计，质量可靠； 品位高：科技产品、绿色能源，突出使用单位重视科技、环保的社会责任感，提升企业的公众形象； 适用广：太阳能源具有广泛性和不可垄断的特性，所以凡是有日照的地方都可以使用，特别适合于绿地景观灯光配备，高档次住宅及
5、室外照明，旅游景点海岸景观照明及点缀，工业开发区、工矿企业路灯，各大院校室外灯光照明等领域；二、设计依据1、郑州市地理气象资料（1）气候背景郑州市位于河南省中部偏北，东经112 42 - 114 14 ，北纬34 16 - 34 58 ，北临黄河，西依嵩山，东南为广阔的黄淮平原。 郑州地区属暖温带大陆性气候，四季分明，年平均气温14.4 C 。7月最热，平均27.3C ；1月最冷,平均0.2C ；年平均降雨量640.9毫米，无霜期220天，全年日照时间约2400小时。（2）气象资料郑州市气候属北温带大陆性季风气候。在太阳辐射、地形地质、大气环流等因子的的共同作用下，形成了冷暖适中、四季分明、雨
6、热同期、干冷同季、气候灾害频繁等特征。随着四季的明显交替，依次呈现春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨的基本气候特征。按照气候学划分四季的方法，平均气温在10以下为冬季，1022为春、秋季，22以上为夏季，郑州市的气候表现为冬季最长，夏季次之，春季季较短，春35米/秒；夏26米/秒；秋27米/秒；冬34米/秒。在没有较强的天气过程影响时，风速在一天中又以白天大，夜间小，呈周期性变化。郑州市均日照时数和年辐照量属国内中等水平。晴天日数比大江以南省区多，有效光能比我国的青藏高原和西北地区低但比川、黔等地高得多。日照时数也高于江南各地和西北地区。每年从夏至（6月22日）到冬至（1
7、2月22日），再到翌年夏至随着太阳高度角和可照时数（昼长）的逐渐变化，太阳总辐射量也产生高低、低高的周期性改变，和气温故知新变化规律趋于一致。郑州地区年平均日照时数，因地形影响各异，中牟23196小时，市区23522小时，日照把太阳中心出现在当地东方地平线的时刻称日出时间，降落到当地西方地平线的时刻为日没时间，郑州市区（以郑州市国家基准气候站所在地3443，11339为测点）每年最早的日出时间是北京时间时分（月），最晚的日出时间是时分（月），最早的日没时间为时分（月），最晚日没时间为时分（月、月）。太阳可照时数（昼长）从冬至日到夏至日逐渐增加，从小时分过渡到小时分。全年可照时数为小时（闰年为4
8、441小时）。由于日照受地形及云雾多少影响，实际日照时数要小于可照时数。年资料表明：郑州市年平均日照百分率（太阳照射的实际时数与该地可照时数这比）为，和河南省其它地区相比，低于东北部的安阳、濮阳、商丘、高于南部的许昌、驻马店、信阳、南阳等地。平均年日照时数为21892352小时，以郑州市区最多，新密最少，其它县（市）介于二者之间。中牟、荥阳、巩义在2300小时以上，登封、新郑低于2300小时。依季划分，则全市日照时数夏季最长，平均有672695小时；春季次之，平均为593635小时；秋季再次，为508547小时；冬季最少，平均为459485小时。一年内，、月份日照相馆时数最长，平均为22925
9、4小时，日照百分率为。其中郑州市区最长，月份日照时数254小时；月份最少，平均为141154小时，日照百分率为。辐射量太阳光直射程度的改变，导致当地获取太阳辐照量的变化，形成了郑州地工太阳辐照量从冬到夏逐日递增的特点。郑州市年太阳总辐射量为4775949446兆焦耳/米。各县（市）区之间相差不大，同属于国内中等水平，低于太阳辐射高值区的青藏高原（7955兆焦耳/米），高于太阳辐射低值区的川黔地区（3349兆焦耳/米）。嵩山年辐射总量在5000兆焦耳/米以上，为郑州市及全省高值中心。年内太阳总辐射量极值出现的月份与太阳高度角是一致的，最大值出现在6月份，最小值出现在12月份。从12月到翌年6月太
10、阳辐照量逐月递增，从6月到12月，太阳辐照量逐月递减。其间有两次明显的增大和两次明噗的降低过程。23月和45月增加达12141256兆焦耳/米，89月和1011月降低达11301298兆焦耳/米。全年太阳辐照量以夏季（68月）最大，冬季最小，春秋季居中且春季大于秋季，对农业生产有意义的是作物生长期的太阳辐照量，郑州地区各农作物生长旺盛季节，太阳总辐射量都比较高，特别是48月，月辐射值都在424兆焦耳/米以上。2、太阳电池选型及确定数量的依据本公司产品已经通过欧洲CE、德国TUV等行业权威国际认证，光电转化率高达15%以上，平均使用寿命20年以上。3、组件角度的选择：计算日辐射量的公式: R=
11、Ssin(-)/sin + D式中： R 倾斜方阵面上的太阳总辐射量 D 散射辐射量,假定D与斜面倾角无关; S 水平面上的太阳直接辐射量 方阵倾角 中午时分的太阳高度角.对于北半球地理纬度=的地区, 与太阳赤纬角的关系如下: = 900 -+其中, =23.45*sin360*(284+N)/365(度), N为一年中某日的日期序号，如1月1日的N=1,2月1日的N=32, 12月31日的N=365等。4、安装方式的选择 （）采用普通太阳能电池组件，安装在倾斜屋顶原来的建筑材料上。（）采用特殊的太阳电池组件，作为建筑材料安装在斜屋顶上。 （）采用普通太阳电池组件，安装在平屋顶原来的建筑材料之
12、上。 （）采用特殊的太阳电池组件，作为建筑材料安装在平屋顶上。 （）采用普通或特殊的太阳电池组件，作为幕墙安装在南立面上。 （）采用特殊的太阳电池组件，作为建筑幕墙镶嵌在南立面上。 （）采用特殊的太阳电池组件，作为天窗材料安装在屋顶上。（）采用普通或特殊的太阳电池组件，作为遮阳板安装在建筑上。5、控制室位置选择依据在选择控制室时，需要充分考虑走线路径、易于安装控制器和逆变器及配电柜及其它设备等因素。三、设计原则1、美观性光伏系统要充分考虑与建筑物的完美结合，最大程度地保证不影响建筑物外形的美观。2、充分利用太阳辐射资源为了增加太阳电池方阵的能量输出，所有的太阳电池均应普照在阳光下，并获得尽可能
13、大的太阳辐射。太阳电池之间应避免互相遮光，保证所有太阳电池全天得到光照。应在可能条件下，通过对太阳电池方阵的合理安排，获得最大的能量输出。3、提高输配电效率，降低成本为了实现以下目的，从太阳电池到逆变器以及从逆变器到并网点的电力电缆应尽可能保持在最短距离：A减少线路的压降损失，提高系统的输出能量；B减少电缆长度以降低成本。四、太阳能光伏发电系统原理介绍1、独立光伏发电系统工作原理独立光伏系统原理图是指太阳能光伏发电系统不与公共电网连接的发电方式，典型特征为，白天利用太阳能发电，并将电能储存在蓄电设备中，必要时向系统负荷设备提供电能。其优点是能够根据具体用电情况，不受电网覆盖、地理位置的约束，实
14、地配备的光伏供电系统。2、太阳能光伏供电系统主要组成部分： 太阳能电池组件方阵； 控制系统； 储能系统； 逆变系统； 负载单元；五、方案介绍（一）项目简介按照要求单元楼道照明工程，每单元共11层，每层3户，楼道采用3盏7W直流节能灯照明，控制方式为光控声控模式。楼道照明的电源采用太阳能供电，因此工程是典型的太阳能独立光伏发电系统。（二）光伏独立发电站系统设计原理图太阳能照明系统为独立型光伏发电系统，就是指太阳能光伏发电系统不与公共电网连接的发电方式。典型特征为：白天利用太阳能发电，并将电能存储在蓄电设备中，必要时向系统负荷设备提供电能。晚上利用蓄电池中的电能为负载提供电能，其优点是能够根据具体
15、用电情况，不受电网覆盖、地理位置的约束，实地配备的光伏供电系统。具体原理简图如下：太阳能电池板充放电控制器太阳能蓄电池直流负载（三）系统设计方案1、负载日用电量确定：由于小区的楼道照明控制方式不同于普通的太阳能照明工程，其主要体现在负载的用电时间不固定，因此我们采用均值方式来计算负载用电量，定义小区每户平均4人，每天上下楼次数为6次，由于每层3户人走动的声音大小不同，可能导致3盏灯都要亮，所以采用每层3盏灯为一个设计单元，声控开关的延迟时间为60s，所以每层节能灯的日用电量为：每层的日用电量=3462160/3600=25.2WH单元照明日用电量=25.211=277.2WH声控开关静态损耗=
16、0.0531124=39.6WH系统的输电线采用4平方的铜质电缆线，楼层均高为3M，因此电缆线长度为33M，查表得铜的电阻率为=0.01851 mm2/m，节能灯功率为7W，因此节能灯理论工作时电缆线损耗为63.67WH综合上述各因素可以计算得到负载日用电量为380.47WH。2、蓄电池容量确定：蓄电池是太阳能独立光伏发电系统的贮能装置，要能保证负载在4个阴雨天状态下能够正常工作，而影响蓄电池容量确定的主要因素包括蓄电池的放电深度（80%）、线损与接头损耗系数采用（90%）、蓄电池保养率（90%）、温度影响等。蓄电池容量为=380.47WH4/(24V0.80.90.9)=97.9AH因此采用
17、2块阀控式铅酸免维护蓄电池12V 120AH。3、电池组件功率与电池板倾角确定郑州位于北纬34.46 东经113.40，属于暖温带大陆性气候，四季分明，年平均气温14.4。7月最热，平均27.3 ；1月最冷,平均0.2 ；年平均降雨量640.9，无霜期220天，全年日照时间约2400小时，郑州市年太阳总辐射量为4775.94944.6MJ/M2，太阳总辐射量都比较高，特别是48月，月辐射值都在424MJ/M2米以上，12、1月份较小，水平面月平均总辐射分别为242MJM2。电池组件倾角的设计采取目前国际上流行的“全年均衡冬半年最大” 的接收太阳能辐射量的光伏系统设计原则，即根据蓄电池组件均衡充
18、电的要求，以夏半年和冬半年在组件面上的日辐射量相等，但同时还要使组件上冬半年的日辐射量尽量达到最大值，从而增加组件在太阳辐射强度较弱月份的发电量原则，来确定太阳能电池组件面的最佳倾角。经过综合计算太阳能电池组件的倾角选择40度。由郑州年平均太阳辐射总量计算得到郑州峰值日照时数为3.76H，而影响电池组件给蓄电池充电功率的因素主要有蓄电池组件充电效率（0.80）、太阳能电池组件表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数（0.95）、太阳能电池组件对最大功率点偏离的修正系数（0.95）、电缆线线损与接头损耗系数（0.95）等。 电池组件功率=380.47WH/(3.760.80.950.950.95)=
19、147.5W。因此选择1块我公司生产LNPV-170Wp的电池组件。4、充放电控制器与声控开关的选择充放电控制器是光伏发电系统中非常重要的组件。其性能将直接影响系统的寿命，特别是蓄电池组的使用寿命。在任何情况下，对蓄电池的过充电或过放电都会对蓄电池的使用寿命缩短。本系统采用德国STECA的控制器声控开关，其静态功耗小于0.05W，延迟时间可调，采用光控加声控模式，声控范围大于60DB，光控范围小于1LX4LX。（四）系统配置每套系统配置明晰表： 序号名称规格型号单位数量备注1太阳能电池组件LNPV-170Wp块12蓄电池12V120AH块23控制器24V 6A台14声控开关套335支架套16电缆等若干7预计投资10万太阳能光伏发电系统工程是一个由许多重要细节构成的综合工程。因此，找到一个理想有效的解决方案是关键，其中包括设备的选型，设备所需电缆的连接以及合理的检测方案，具体还应根据每栋楼不同的规格和住户数量进行细节上的重新设计。 山东力诺瑞特新能源有限公司 田列允 13335355399第10页 共9页