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能供電，使無法或者不方便得到電力供應的地區(qū)實現(xiàn)遠程不間斷監(jiān)控成為可能。隨著太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)集成技術的成熟，該系統(tǒng)已在全球得到越來越普遍的應用顯示出廣闊的應用前景。本系統(tǒng)具有：節(jié)能、無需挖溝或架設電力架、不需要大量線材管材、不需要輸變電設備、施工周期短、不消耗市電不產(chǎn)生電費、不受地理位置限制、維護費用低、低壓無觸電危險及移動靈活等諸多優(yōu)點。

　　農(nóng)場地域廣闊沒有電力供應又難以布線，本系統(tǒng)可以解決農(nóng)場沒有市電的問題，前端監(jiān)控點完全自動運行無需人員值守操作。

哈爾濱太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計理念

　　太陽能供電系統(tǒng)拓撲圖

　　該系統(tǒng)主要由太陽能組件、風力發(fā)電機、膠體蓄電池、智能控制器等組成。太陽能組件和風力發(fā)電機將光能轉變?yōu)殡娔?，?jīng)由一臺風光互補智能控制器的控制，把電能存儲到蓄電池（充電）；需要供電時，打開控制器開關接通負載，把蓄電池中的電能提供給負載（放電）。智能控制器的主要作用是對蓄電池進行充放電管理，當在工作時間內(nèi)蓄電池供電不足時，控制器自動切斷負載供電，對蓄電池進行過放保護；當蓄電池持續(xù)充電時，控制器對蓄電池進行過充保護。

　　太陽能發(fā)電是整個系統(tǒng)工作能量的主要來源，太陽能組件的大小需要根據(jù)負載設備的耗電量來決定。風力發(fā)電平時起輔助供電的作用，在連續(xù)陰雨天的時候，風力發(fā)電機將發(fā)揮重要作用，以確保對控制器的不間斷供電，從而避免了長時間陰雨天氣下供電系統(tǒng)的癱瘓。

　　很多用戶有這樣一個認識誤區(qū)，攝像機是由太陽能來供電，實際上給攝像機供電的是蓄電池，太陽能只是負責給蓄電池充電，所以蓄電池對于太陽能供電系統(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，頻繁更換費時費力，所以應采用質量可靠的免維護儲能型鉛酸蓄電池，如預算允許可采用太陽能膠體蓄電池(使用壽命可達5-8年，深放電循環(huán)性能好，耐高頻率充放電及過放電、自放電小可以長期不充足電又進行放電、適應環(huán)境溫度范圍廣尤其是低溫，使用時無酸霧氣體析出，無電解質外溢更為)。

　　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，當發(fā)生連續(xù)陰雨天的情況時就需要蓄電池有足夠的電量維持整個系統(tǒng)的連續(xù)工作，因太陽能膠體蓄電池的價格較高，不能因為顧及一年當中會出現(xiàn)幾次長的陰雨天而增加系統(tǒng)蓄電池配置，使系統(tǒng)在大部分時間內(nèi)蓄電池配置都處在浪費的狀態(tài)，過多配置蓄電池的結果必然導致成本大幅上升。所以太陽能供電應用系統(tǒng)應允許發(fā)生概率較低的缺電現(xiàn)象，蓄電池立供電時間一般為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)可以不考慮攝像機或其它負載的電壓和功率，也可以不考慮系統(tǒng)的工作時間，而在太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機或者其它負載的功率越大，工作時間越長，系統(tǒng)的配置就會越大，系統(tǒng)的價格就會越高。由于太陽能發(fā)電和蓄電池儲電的寶貴，它直接影響了整個系統(tǒng)的建設成本，因此整個系統(tǒng)中負載設備的低功耗運行成為了太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵。

　　負載設備的電壓如攝像機應選擇直流DC12V，不少用戶錯誤的選擇交流AC24V的負載設備如市場上常見的AC24V高速球攝像機，以24V3A計算耗電即達到72W(部分廠家交流球機功率直接套用直流球機的功率標注)，這不僅造成系統(tǒng)嚴重的耗電，而且經(jīng)多次電壓轉換帶來電量損失，另外增加逆變器額外增加了耗電，當然也增加了系統(tǒng)故障率，給以后系統(tǒng)運行的問題頻發(fā)埋下隱患。電壓轉換具體說明：如果選擇AC24V球機需要增加逆變器（逆變器增加了自身耗電），把電壓從直流12V轉換成交流220V(轉換過程中電量損失14%)，再增加適配器，把電壓從交流220V降到交流24V(轉換過程中電量損失17%)

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

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

　　

　　a) 設計原則

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

　　b) 設計依據(jù)

　　對此系統(tǒng)提出的主要指標

　　■ 太陽能電池組件使用壽命長，設計壽命在25年以上。

　　■ 蓄電池容量能滿足負載72小時連續(xù)供電。

　　常規(guī)和經(jīng)驗參數(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)計算東北地區(qū)平均每日峰值日照時數(shù)（方陣面上）為3.1小時以上

　　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：

　?。ㄒ唬┨柲茈姵亟M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)中價值的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組件的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。

　　（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。

　　（三）蓄電池：一般為免維護深循環(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將太陽能電池組件所供出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

　　（四）逆變器：在很多場合，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換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。

　　原理圖如下：

　　四、 太陽能供電系統(tǒng)的設計需要考慮如下因素：

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

　　Q2、 系統(tǒng)的負載功率多大？

　　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？

　　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、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？

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

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