哈爾濱太陽能監(jiān)控供電概述

　　太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)利用取之不盡、用之不竭的清潔能源太陽能和風(fēng)能供電，使無法或者不方便得到電力供應(yīng)的地區(qū)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程不間斷監(jiān)控成為可能。隨著太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)的成熟，該系統(tǒng)已在全球得到越來越普遍的應(yīng)用顯示出廣闊的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)具有：節(jié)能、無需挖溝或架設(shè)電力架、不需要大量線材管材、不需要輸變電設(shè)備、施工周期短、不消耗市電不產(chǎn)生電費(fèi)、不受地理位置限制、維護(hù)費(fèi)用低、低壓無觸電危險(xiǎn)及移動(dòng)靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　農(nóng)場(chǎng)地域廣闊沒有電力供應(yīng)又難以布線，本系統(tǒng)可以解決農(nóng)場(chǎng)沒有市電的問題，前端監(jiān)控點(diǎn)完全自動(dòng)運(yùn)行無需人員值守操作。

哈爾濱太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

　　太陽能供電系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　該系統(tǒng)主要由太陽能組件、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、膠體蓄電池、智能控制器等組成。太陽能組件和風(fēng)力發(fā)電機(jī)將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)由一臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器的控制，把電能存儲(chǔ)到蓄電池（充電）；需要供電時(shí)，打開控制器開關(guān)接通負(fù)載，把蓄電池中的電能提供給負(fù)載（放電）。智能控制器的主要作用是對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電管理，當(dāng)在工作時(shí)間內(nèi)蓄電池供電不足時(shí)，控制器自動(dòng)切斷負(fù)載供電，對(duì)蓄電池進(jìn)行過放保護(hù)；當(dāng)蓄電池持續(xù)充電時(shí)，控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行過充保護(hù)。

　　太陽能發(fā)電是整個(gè)系統(tǒng)工作能量的主要來源，太陽能組件的大小需要根據(jù)負(fù)載設(shè)備的耗電量來決定。風(fēng)力發(fā)電平時(shí)起輔助供電的作用，在連續(xù)陰雨天的時(shí)候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將發(fā)揮重要作用，以確保對(duì)控制器的不間斷供電，從而避免了長(zhǎng)時(shí)間陰雨天氣下供電系統(tǒng)的癱瘓。

　　很多用戶有這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)，攝像機(jī)是由太陽能來供電，實(shí)際上給攝像機(jī)供電的是蓄電池，太陽能只是負(fù)責(zé)給蓄電池充電，所以蓄電池對(duì)于太陽能供電系統(tǒng)來說也是非常重要的一環(huán)；太陽能供電系統(tǒng)因長(zhǎng)期處于大幅度充放電狀態(tài)，而且蓄電池通常是埋在地下，頻繁更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以應(yīng)采用質(zhì)量可靠的免維護(hù)儲(chǔ)能型鉛酸蓄電池，如預(yù)算允許可采用太陽能膠體蓄電池(使用壽命可達(dá)5-8年，深放電循環(huán)性能好，耐高頻率充放電及過放電、自放電小可以長(zhǎng)期不充足電又進(jìn)行放電、適應(yīng)環(huán)境溫度范圍廣尤其是低溫，使用時(shí)無酸霧氣體析出，無電解質(zhì)外溢更為)。

　　蓄電池是在沒有日照情況下維持系統(tǒng)工作所需的能量來源，當(dāng)發(fā)生連續(xù)陰雨天的情況時(shí)就需要蓄電池有足夠的電量維持整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)工作，因太陽能膠體蓄電池的價(jià)格較高，不能因?yàn)轭櫦耙荒戤?dāng)中會(huì)出現(xiàn)幾次長(zhǎng)的陰雨天而增加系統(tǒng)蓄電池配置，使系統(tǒng)在大部分時(shí)間內(nèi)蓄電池配置都處在浪費(fèi)的狀態(tài)，過多配置蓄電池的結(jié)果必然導(dǎo)致成本大幅上升。所以太陽能供電應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)允許發(fā)生概率較低的缺電現(xiàn)象，蓄電池立供電時(shí)間一般為3-10天。

　　太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)與普通有線監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理不一樣。普通有線監(jiān)控系統(tǒng)可以不考慮攝像機(jī)或其它負(fù)載的電壓和功率，也可以不考慮系統(tǒng)的工作時(shí)間，而在太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)或者其它負(fù)載的功率越大，工作時(shí)間越長(zhǎng)，系統(tǒng)的配置就會(huì)越大，系統(tǒng)的價(jià)格就會(huì)越高。由于太陽能發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)電的寶貴，它直接影響了整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)成本，因此整個(gè)系統(tǒng)中負(fù)載設(shè)備的低功耗運(yùn)行成為了太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵。

　　負(fù)載設(shè)備的電壓如攝像機(jī)應(yīng)選擇直流DC12V，不少用戶錯(cuò)誤的選擇交流AC24V的負(fù)載設(shè)備如市場(chǎng)上常見的AC24V高速球攝像機(jī)，以24V3A計(jì)算耗電即達(dá)到72W(部分廠家交流球機(jī)功率直接套用直流球機(jī)的功率標(biāo)注)，這不僅造成系統(tǒng)嚴(yán)重的耗電，而且經(jīng)多次電壓轉(zhuǎn)換帶來電量損失，另外增加逆變器額外增加了耗電，當(dāng)然也增加了系統(tǒng)故障率，給以后系統(tǒng)運(yùn)行的問題頻發(fā)埋下隱患。電壓轉(zhuǎn)換具體說明：如果選擇AC24V球機(jī)需要增加逆變器（逆變器增加了自身耗電），把電壓從直流12V轉(zhuǎn)換成交流220V(轉(zhuǎn)換過程中電量損失14%)，再增加適配器，把電壓從交流220V降到交流24V(轉(zhuǎn)換過程中電量損失17%)

　　在耗電嚴(yán)重的基礎(chǔ)上又經(jīng)過幾次電壓轉(zhuǎn)換電量流失，有限的太陽能利用率大打折扣，*終導(dǎo)致蓄電池續(xù)航時(shí)間大為縮短、出現(xiàn)經(jīng)常性斷電現(xiàn)象。

　　由于不需要市電，每個(gè)前端監(jiān)控點(diǎn)每年可節(jié)省幾百元不等的電費(fèi)；特別是點(diǎn)位數(shù)量較多的大項(xiàng)目，節(jié)省電費(fèi)尤其可觀。

　　

　　a) 設(shè)計(jì)原則

　　根據(jù)管護(hù)站建設(shè)所在地區(qū)的太陽能資源具體情況和負(fù)載耗電量確定太陽能發(fā)電系統(tǒng)的容量，森林管護(hù)站生產(chǎn)生活所有設(shè)備供電完全可靠，一般考慮全天候不間斷供電，一般考慮3個(gè)陰雨天能夠正常運(yùn)行。

　　b) 設(shè)計(jì)依據(jù)

　　對(duì)此系統(tǒng)提出的主要指標(biāo)

　　■ 太陽能電池組件使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)壽命在25年以上。

　　■ 蓄電池容量能滿足負(fù)載72小時(shí)連續(xù)供電。

　　常規(guī)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

　　■ 東北地區(qū)太陽能電池方陣傾角為40°-45°。

　　■ 太陽能電池方陣面獲得的輻射量為平面值的1.1倍。

　　■ 經(jīng)計(jì)算東北地區(qū)平均每日峰值日照時(shí)數(shù)（方陣面上）為3.1小時(shí)以上

　　三、 整套太陽能供電系統(tǒng)必要部件介紹：

　　太陽能供電系統(tǒng)由太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：

　　（一）太陽能電池組件：太陽能電池組件是太陽能供電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能供電系統(tǒng)中價(jià)值的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽能電池組件的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。

　?。ǘ┨柲芸刂破鳎禾柲芸刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。

　?。ㄈ┬铍姵兀阂话銥槊饩S護(hù)深循環(huán)鉛酸電池和膠體電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池組件所供出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。

　　（四）逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能供電系統(tǒng)所供出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。

　　原理圖如下：

　　四、 太陽能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮如下因素：

　　Q1、 太陽能供電系統(tǒng)在哪個(gè)地區(qū)使用？該地日光輻射情況如何？

　　Q2、 系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？

　　Q3、 系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？

　　Q4、 系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)？

　　Q5、 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？

　　Q6、 負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大？

　　Q7、 系統(tǒng)需求的數(shù)量，數(shù)量越大，發(fā)電成本會(huì)降低。

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