摘要：通過研究農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成原理，分析出關(guān)鍵問題，給出光伏組件最佳方位角的兩種計(jì)算公式，給出鉛酸蓄電池組容量的計(jì)算辦法，給出光伏組件最佳傾角的選擇原則，給出控制器和逆變器的選擇原則和連接電路。

　　關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;最佳方位角;最佳傾角

　　0引言

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)各方面都離不開電能。但是在很多情況下，現(xiàn)在的電網(wǎng)還不能輻射全部的區(qū)域，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)和草原農(nóng)牧地區(qū)。光伏發(fā)電將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�清潔環(huán)保[1]。

　　同時(shí)太陽能發(fā)電具有安全可靠、無需消耗燃料、無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、故障率低、維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此太陽能發(fā)電已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)一個(gè)非常重要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。中國(guó)西部地區(qū)地廣人稀，許多偏遠(yuǎn)地區(qū)家庭和草原牧民家庭沒有通電，而西部大部分地區(qū)又是太陽能光照資源最豐富的一類地區(qū)，這為農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)在西部的應(yīng)用提供了有利的、必要的物質(zhì)條件。

　　農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種便攜式供電系統(tǒng)，可以為偏遠(yuǎn)無電地區(qū)家庭和草原牧民家庭照明系統(tǒng)供電、小家電的供電，可為野外施工照明和小功率設(shè)備供電，可為戶外小功率農(nóng)業(yè)排灌系統(tǒng)和農(nóng)機(jī)具供電，也可以作為家用的備用電源。

　　因其性價(jià)比高，使用方便，應(yīng)用范圍遍布各種場(chǎng)所和地點(diǎn)，對(duì)提高偏遠(yuǎn)無電地區(qū)家庭和草原牧民家庭生活水平有積極的意義。隨著應(yīng)用的普及，農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電裝置相應(yīng)的也將會(huì)越來越多，農(nóng)用便攜式光伏發(fā)電裝置既要滿足用戶的需求，又要有可靠性和安全性。基于此，本文就農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。

　　1農(nóng)用便攜式

　　多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)組成原理農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)作為安全可靠的綠色能源，主要由單晶硅太陽能電池組件，光伏控制器，鉛酸蓄電池組，逆變器，AC220V交流負(fù)載輸出系統(tǒng)，DC12V/DC24V直流負(fù)載輸出系統(tǒng)等組成的多種功能為一體的組合式發(fā)電系統(tǒng)。

　　太陽能電池和蓄電池連接的時(shí)候，要用一個(gè)光伏充電控制器，這個(gè)可以控制太陽能電池的輸出電壓，也可以保護(hù)電池不被過充，同時(shí)，也保證了太陽能電池不發(fā)電時(shí)，防止蓄電池的電倒流。蓄電池的電為直流電，但農(nóng)業(yè)家庭中設(shè)備大都為220V交流設(shè)備，如電視機(jī)、風(fēng)扇、小功率農(nóng)機(jī)、小型便攜式灌溉機(jī)等，因此要通過逆變器將直流電變?yōu)榻涣麟姟，F(xiàn)在可以采用直流節(jié)能燈照明，直流節(jié)能燈可以直接通過蓄電池供電不用逆變器。

　　2農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵問題

　　2.1光伏組件最佳方位角的選擇

　　2.1.1太陽時(shí)我國(guó)采用東經(jīng)120。經(jīng)圈上的平太陽時(shí)作為全國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，即“北京時(shí)間”，太陽時(shí)計(jì)算時(shí)采用24h制_2]，如上午10點(diǎn)太陽時(shí)t一10，下午2點(diǎn)太陽時(shí)t一14。2.1.2時(shí)角時(shí)角叫以正午l2點(diǎn)為O。開始計(jì)算，上午為負(fù)，下午為正。如11點(diǎn)和13點(diǎn)分別為～15。和15。，9點(diǎn)和15點(diǎn)分別為一45。和45。。

　　2.2光伏組件最佳傾角的選擇

　　農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)在西部地區(qū)應(yīng)用時(shí)，光伏組件最佳安裝傾角的選擇。最佳傾角選擇可不考慮積雪和灰塵影響，農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)一般用的太陽能電池板不多，面積較小，隨時(shí)都可以除雪和除灰。農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)要具有良好的多功能性，能夠依據(jù)太陽最大輻射量便攜調(diào)整光伏組件傾角，以獲得最佳發(fā)電效率。

　　系統(tǒng)又要求控制操作簡(jiǎn)單，低文化用戶易學(xué)易懂，又要安全可靠。系統(tǒng)要求既能滿足各種照明和小功率負(fù)載供電要求，又要符合便攜式、易拆裝、易搬用要求，既能方便地實(shí)現(xiàn)組件最佳傾角調(diào)整，達(dá)到光伏組件對(duì)太陽輻射量最大利用率，又操控簡(jiǎn)單適合農(nóng)牧家庭使用。

　　農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)底座支架、光伏電池板支架、支撐桿等要結(jié)實(shí)耐用，機(jī)械強(qiáng)度要高，在戶外空地安裝時(shí)底座支架上可壓沙袋來提高底座支架負(fù)重。底座支架、光伏電池板支架、支撐桿之間的連接要可調(diào)，以便于任意調(diào)整光伏組件最佳傾角，實(shí)現(xiàn)接收到的太陽輻射量最大，以獲得最佳發(fā)電效率。

　　3控制器和逆變器的選擇

　　3.1逆變器的選擇

　　農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)的電，一般有DCI2V/Dc24V，鉛酸蓄電池中儲(chǔ)存的也是直流電，但用戶家中主要用電設(shè)備都是AC220V的，如小功率農(nóng)機(jī)具、便攜式灌溉機(jī)等都是交流電，這就需要將光伏組件發(fā)出的直流電變換成交流電。直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路。逆變器有多種類型，因此在選擇型號(hào)和容量時(shí)需特別注意。

　　尤其在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器效率的高低是決定太陽能電池容量和蓄電池容量大小的重要因素。農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)選配逆變器時(shí)可選配輸入電壓為IX;12v/DC24V，輸出電壓為AC220V，持續(xù)輸出功率為2kw，輸出頻率為50Hz，并帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)、低壓保護(hù)、過壓保護(hù)等保護(hù)功能，選擇時(shí)還可以選配有USB輸出端口的設(shè)備，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)使用USB接口的數(shù)碼設(shè)備，包括照明設(shè)備已很普及。選配逆變器時(shí)交流負(fù)載端插座要能夠支持兩孔和三口插頭，以適配用戶各種用電器。

　　3.2控制器的選擇

　　太陽能板接收太陽光線照射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流，由于光伏材料和光線的屬性和局限性，它生成的電流也是有波動(dòng)性的曲線。在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)蓄電池的充電控制受外界因素(光照強(qiáng)度、溫度等)的影響，其輸出電壓和電流都是時(shí)刻變化的，影響蓄電池充電效率和壽命的主要因素是其充放電電流的大小和對(duì)蓄電池的過充[5]。

　　為解決這一問題可以讓光伏組件發(fā)的電通過太陽能控制器調(diào)節(jié)后再輸入到蓄電池里。在向負(fù)載提供電的同時(shí)，也是讓蓄電池的電流先進(jìn)入到太陽能控制器里，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后再到負(fù)載。這樣做有三個(gè)好處：一是為了能更好地穩(wěn)定放電電流;二是為了確保蓄電池不會(huì)被過放電;三是可對(duì)負(fù)載和蓄電池進(jìn)行更好的監(jiān)測(cè)與保護(hù)。

　　現(xiàn)在一般控制器都有保護(hù)電路功能，主要起到蓄電池過充、過放、輸出過載、過壓、溫度過高保護(hù)功能。農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)選配控制器時(shí)可選配額定充電電流1OA/15A;系統(tǒng)電壓DC12v/DC24V;充電方式為多級(jí)PWM;帶載能力為10A/15A的型號(hào)。

　　小型便攜式光伏發(fā)電系統(tǒng)在選擇控制器時(shí)要和所選逆變器保持電壓的一致性、負(fù)載輸出功率的一致性，還一定要有很強(qiáng)的保護(hù)電路功能和防雷、接地保護(hù)功能，系統(tǒng)要安全可靠。

　　4結(jié)論

　　由于地域特點(diǎn)，農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)在西部的應(yīng)用將有很大的市場(chǎng)，本文就系統(tǒng)的組成原理、光伏組件最佳方位角的選擇、鉛酸蓄電池組容量計(jì)算、光伏組件最佳傾角的選擇、控制器和逆變器的選擇等關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。

　　給出光伏組件最佳方位角A的計(jì)算公式，光伏組件最佳傾角的選擇原則，給出控制器和逆變器的選擇原則和連接電路。相信未來，農(nóng)用便攜式多用途光伏發(fā)電系統(tǒng)在西部偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)牧地區(qū)的應(yīng)用將越來越廣，對(duì)提高偏遠(yuǎn)無電地區(qū)家庭和草原牧民家庭生活水平和推動(dòng)農(nóng)牧業(yè)機(jī)械化、電氣化有積極的意義。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　農(nóng)業(yè)方向刊物推薦：《湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)》是湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、長(zhǎng)江大學(xué)和黃岡師范學(xué)院主管主辦的農(nóng)業(yè)科技期刊，國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN：42-1255/S;國(guó)際刊號(hào)ISSN：0439-8114。