太阳能路灯中太阳电池组件利用效率分析

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1、太阳能路灯中太阳电池组件利用效率分析孟昭渊尚德太阳能电力有限公司无锡新区新华路12号摘要太阳能路灯在近年来在全国各地兴起的新兴事物，各地政府对这个项目特别支持，因为它一方面宣传了环保理念，另外也是城市和农村的一大景观。在北京奥运会期间在北京郊区就投资了近10亿人民币安装了大量的太阳能路灯。至于用太阳能电池组件制造路灯的合理性很少有人怀疑过，对于目前所采用的技术路线也很少有人进行过分析研究。本文就是从“太阳电池利用效率”角度分析目前太阳能路灯技术路线的不合理性，同时指出改进方法。关键词太阳电池组件效率太阳辐射冬至日夏至日1太阳辐射与太阳电池1.1太阳电池的发

2、电量与太阳辐射强度成正比太阳电池的功率是在标准太阳辐射条件下测量出来的，即：太阳辐射强度1000W/m2，大气质量AM1.5，环境温度25℃的严格条件下测量，通常我们的使用环境往往达不到以上太阳辐射量，由于太阳电池的发电量与太阳辐射强度成正比的线性关系，特别是在200W/m2以上的强光辐射条件下，这种线性关系非常一致。1.2太阳辐射量与四季变化图1四季的形成图2地球公转周年回归运动本文中所有信息为尚德内部信息，未经书面许可，不得向外提供。AllinformationinthedocumentbelongstoSuntech,anydisclosureisf

3、orbiddenwithoutwrittenpermission.6/6地球的自转与围绕太阳公转的同时还表现为天赤道的往返运动，形成了一年四季；在天球所能够达到的南北界限称为南回归线和北回归线。图1和图2指出这个地球上四季分明的自然现象。对于北半球来说在夏至日，6月21/22日，太阳直射北纬23.45°的天顶，即北回归线；冬至日，12月21/22日，太阳直射纬南23.45°的天顶，即南回归线；就是南半球的夏至日，是北半球冬至日。春分日和秋分日3月21/22日和9月22/23日，这时太阳恰好直射在地球的赤道。从天文学的角度讲，太阳辐射在夏至日最强，在冬至日最

4、弱。图3我国几个主要城市一年内太阳辐射变化图3是我们从上海电力学院的太阳辐射软件中下载的北京、上海、广州和宁夏银川最佳倾斜角度下的全年最大太阳辐射量和每个月的最佳倾斜角度和最大太阳辐射量，从表中可以发现，每年太阳辐射最强的夏至日的太阳辐射量接近太阳辐射强度最弱的冬至日太阳辐射量的1.5倍左右，比如北京：分别是5.53KW/m2和3.35KW/m2，,对应的倾斜角度分别是10°和63°，而年平均太阳辐射量是4.23KW/m2，本文中所有信息为尚德内部信息，未经书面许可，不得向外提供。AllinformationinthedocumentbelongstoSu

5、ntech,anydisclosureisforbiddenwithoutwrittenpermission.6/6图4我国部分城市月平均太阳辐射量图5南京市月平均太阳辐射量图7是由国家气象中心提供的我国几个主要城市一年中太阳辐射量变化的曲线，图8来自ertscreen气象数据库，10年平均值。以上两图可以再次看出一年四季中太阳辐射量的剧烈变。1.3日照时间与四季变化日照时间，可以通过计算求出，更加简单的方法是通过查询电子日历得到。图3、图4是从电子日历上的截图：图6夏至日北京日照时间图7冬至日北京日照时间图6、图7本文中所有信息为尚德内部信息，未经书面许

6、可，不得向外提供。AllinformationinthedocumentbelongstoSuntech,anydisclosureisforbiddenwithoutwrittenpermission.6/6分别显示了北京夏至：日出：4:42日落：19:47；冬至：日出：7:33日落：16:49。对应的昼长是15小时5分和9小时16分，昼长相差5小时49分。以上分析说明，在太阳辐射量最小的冬至日，夜晚路灯需要照明的时间比太阳辐射量最大的夏至日多5个多小时。2独立光伏系统与并网光伏系统太阳能光伏发电分为独立光伏发电与并网光伏发电，并网光伏发电系统中通常没有

7、储能装置，系统直接连接在电网上，由电网调节，这是目前太阳能光伏发电的主流技术。另外就是广泛应用的独立光伏发电系统，其中根据负载情况分为直流系统好交流系统，太阳能路灯属于直流负载的独立光伏发电系统，如图8所示。图8直流负载的独立光伏发电系统3太阳能路灯的特殊性太阳能路灯是一个典型的独立光伏发电系统，这仅仅是问题的一个方面，更加严重的是它还是一着太阳辐射量减少而增加的季节性负载。从上面的分析可以看到，每年的冬至日是太阳辐射量最小，也就是太阳电池组件发电量最少的时候，每年的冬至日是白天最短，夜晚最长的时候，道路照明需要最长的时间。目前在太阳能路灯的设计上大家关心

8、的是连续阴雨天的照明问题，其实这个问题相对还比较好解决，只要增加部