桥梁上太阳能发电装置制作初探.docVIP

桥梁上太阳能发电装置制作初探 　　摘要: 桥梁的桥面具有巨大太阳能开发利用的潜能，然而，人们未曾想过借助这些巨大的能源来构造能源友好社会。本论文以实验为基础，制作出一套适用于实际桥梁上放置与使用太阳能装置。 　　关键词：太阳能; 光伏发电;桥梁 　　中图分类号： TK511 文献标识码： A 　　ABSTRACT: Most bridges are built in the empty places, long exposed to the enough sunshine. so it will have great potential of development and utilization of solar energy. But curiously, it never occur to people to use these huge resource to construct energy-friendly society. This thesis is based on experiment; work out a suitable place on the bridge with the actual use of solar energy devices. 　　Key words: solar energy; Photovoltaic power generation; bridge 　　1 研究背景 　　根据2012年全球太阳能光伏产业的相关报道，截至2011年底，全球累计光伏装机量达到67.4GW,是仅次于生物质能和风电的第三大可再生能源。为了保证太阳能光伏发电产业的健康发展，需要做好以下研究工作：①挖掘更多适合太阳能发展的地方；②研究太阳能光电池最大功率跟踪算法，实现太阳光最大功率跟踪；③针对不同的用电器，选择太阳能电池板与蓄电池的最优化选择。本文就是 　　就是利用普通的电器元件，优化、组合成适宜安放在桥面上太阳能利用的小装置。 　　2电器元件及连接方式 　　本装置所用的电器元件主要包括; ①太阳能电池板：太阳的辐射能力转变为电能。②二极管：防止电流倒流。③ 蓄电池：作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来。④逆变器：将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能；⑤定时器：通过预先对时间的调节控制电路的闭合与断开；⑥用电器：用于220V交流电源的抽风排气扇或电灯。 　　电器元件的连接电路图如图1所示。 　　 　　图1装置电路图 　　正常情况下，把蓄电池，逆变器，计时器置于长方体铁箱中，防止天气恶虐和盗窃。电池板与铁箱之间用一条约一米的圆柱连接，电线在圆柱管内保证安全。相对于传统连接方式，如今电池板的工字型架与钢管用一个螺丝固定，这样太阳能电池板就根据季节的不同转动任意的最佳角度，固定某一角度只???拧紧螺丝。 　　电器元件的实物连接图片如图2所示。 　　 　　图2电器元件的实物连接图片 　　 　　3系统中数据问题 　　3.1蓄电池的剩余电量 　　用一个与电瓶标称电压相同的电阻性负载（如灯泡）串上电流表（万用表）接到电瓶上，放电到终止电压，测量其放电时间，则装置的电瓶实际容量为放电时间与电流值的乘积。通过剩余电量与稳态开路电压的线性关系，可以通过测量电池的稳态电压来得到电池的剩余电量。开路电压通常应在充电结束后的两小时后测量。 　　3.2太阳的最佳方位角和倾角 　　太阳方位角：太阳所在的方位，是指太阳线与地平面上的投影与地子午线上的夹角，可近似地看做是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。在传统算法中，太阳的最佳方位角的计算公式为： 　　最佳方位角=（一天中负荷的峰值时刻-12）×15+（经度-116） 　　然而在方位角不为零的情况下，斜面入射量的值普遍较低，最大入射量的值在与水平面接近的倾斜角附近，要结合具体情况考虑。这种传统算法不能直接计算得到且误差较大。本文用数学公式较准确地推算出最佳方位角和倾角。 　　设为太阳赤纬角，为日角，为当地地理纬角，T为当时的太阳时角（当地时间12点时的时角为零，前后每隔一小时增加15，即T=15×|测量时刻-15|），H为太阳高度角，则有： 　　 　　 　　 　　 　　太阳的最佳方位角L可以表达为： 　　 　　 　　3.3系统能产生的电能 　　要算出系统能产生的电能，首先要计算出系统的I-U参数。选取典型太阳能电池参数。工程模型通常采用供应商提供的几个重要技术参数，如短路电流,开路电压,最大功率点电流，最大功率点电压，最大功率点功率，能在一定的精度下复现太阳能电池特性。 　　 　　其中： 　　 　　故本模型只需要输入太阳能电池通常的技术参数，，，，即可根据上式确定电池模