摘要：通過(guò)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(wèn)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(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽�清潔環(huán)保[1]。

　　同時(shí)太陽(yáng)能發(fā)電具有安全可靠、無(wú)需消耗燃料、無(wú)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(yáng)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(méi)有通電，而西部大部分地區(qū)又是太陽(yáng)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(wú)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(wú)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(lái)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(wèn)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(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池的輸出電壓，也可以保護(hù)電池不被過(guò)充，同時(shí)，也保證了太陽(yáng)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(guò)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(guò)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(wèn)題

　　2.1光伏組件最佳方位角的選擇

　　2.1.1太陽(yáng)時(shí)我國(guó)采用東經(jīng)120。經(jīng)圈上的平太陽(yáng)時(shí)作為全國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，即“北京時(shí)間”，太陽(yáng)時(shí)計(jì)算時(shí)采用24h制_2]，如上午10點(diǎn)太陽(yáng)時(shí)t一10，下午2點(diǎn)太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(lái)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(yáng)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(guò)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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器效率的高低是決定太陽(yáng)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(guò)載保護(hù)、低壓保護(hù)、過(guò)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(yáng)能板接收太陽(yáng)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(guò)充[5]。

　　為解決這一問(wèn)題可以讓光伏組件發(fā)的電通過(guò)太陽(yáng)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(yáng)能控制器里，經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)充、過(guò)放、輸出過(guò)載、過(guò)壓、溫度過(guò)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(wèn)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(lái)，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(lái)越廣，對(duì)提高偏遠(yuǎn)無(wú)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。