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太阳能建站的规划计算

如何在没有电网供电的区域建立一个太阳能塔来作为替代供电方案?要满足使用要求的基础是:太阳能发电量必须大于设备功耗你必须保证从太阳获取的能量高于你要使用的能量。
工具/原料
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功率计

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循环电池组

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太阳能控制器

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太阳能面板

方法/步骤
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步骤 2 – 电池组电池组用于存储获取的太阳能来在晚上或者阴雨天为设备供电。你应该使用深循环的电池组,确保能保证设备在连续几天没有阳光的情况下的供电。对于大部分地区,在没有阳光的情况下保证设备4到5天的供电就很好了。什么是深循环电池?深循环电池是一种特殊类型的大容量电池,可以频繁的被放电到电池容量的50%。这种电池大小跟汽车电池类似,但内部化学物质不同。汽车电池被设计为仅放电容量的一小部分,然后立即再次充电。对汽车电池放电会导致电池很糟糕的记忆效应并且如果电池没有再次充电的话这种记忆效应会继续恶化。20次的深度放电可能会直接损坏汽车电池并且电池再也无法完全充电。然而深循环电池可以处理几百次的深度放电,并且在没有再次充电时也可以维持更长时间。虽然深循环电池具有更强的放电能力,也不应该将电池放电到电量小于其容量的50%。但是深循环电池在没有充电的情况下仍然可以在几天甚至有时候几周以后还像新的一样。深循环电池会在侧面有一个电池等级标识。标识上会指定一个电压值,通常是6或者12,以及一个安时数(Ah)标识。更贵的电池其安时数也更高,因此电池容量也就更高。推荐你采购12 V的电池因为你的太阳能电池板最可能是12 V的。如果你需要采购6 V的电池,可以通过特定的方式(串联)将它们用线缆连接起来将电压增加到12 V。你可以采购更多的电池来增加容量。参见下图。接线方法如下图有两种方法可以将电池连接起来。如果你喜欢也可以同时使用两种方法。并联:这意味着电池的安时(Ah)容量是相加的。串联:这意味着电池的电压是相加的那么你需要多大的电池组呢?你需要的电池组应该能够在一定天数没有阳光的情况下保证塔架上设备正常供电,并且放电仍然不会超过50%。要计算出电池组容量,我们用每天的功耗,乘以天数,然后乘以2来确保50%的放电限制。在上面的一个PS2和一个B2HP的例子中,我们需要确保4天的供电,每天348 Wh乘以2。这意味着我们的电池组容量需要2784 Wh。为了将瓦时数(Wh)转换为安时(Ah),我们需要除以电池标称电压(12 V),那么 2784 / 12 = 232 Ah。我们直接将这个值规整为240 Ah。要达到240 Ah,我们需要:2 x 6 V 240Ah 串联2 x 6 V 120Ah 串联,然后并联到另一组2 x 6     V 120Ah 串联的电池组2 x 12 V 120Ah 电池并联电池类型富液式 / 湿式电池组:这是一种老式的常见深循环电池。电池需要维护,例如需要注水。水分会在充电过程中损失到空气中。Gel 或者 AGM:这是一种密封的免维护电池。电池没有气体损失因为电池壳体已经密封并且需要特殊的太阳能控制器确保气体导致的压力不会损坏电池。Gel或者AGM蓄电池能够输送更多的能量,并且速度更快,因此对于启动引擎或者在船上使用非常理想。这种电池对于我们的塔架上的WISP无线电也能很好的工作

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步骤 3 – 你需要多大的电池板?这取决于你所在地区的年平均日照时间。日射量是应该使用的正确测量参数。日射量是一个用来度量在给定的时间和区域内太阳辐射能量的数值。它比日照时间更准确因为它考虑了太阳照射的角度以及其他环境参数。如果你使用的负载小于20 W,可以简单的使用日照时间。在我们的示例中,冬季的几个月里的日平均日照时间有4个小时。你可以从你当地的气象部门查询你所在区域的日照时间。太阳能电池板需要能够捕捉到足够的太阳能来满足你白天运行设备的需求,同时还要对你的电池组进行充电确保在阴雨天也能够正常供电。在冬天太阳能电池板也要达到这个要求。所以如果例子中有4个小时的晴天来捕获24小时所需的能量(348 Wh),那么最低需要一个87 W的太阳能电池板。(348 / 4 = 87 W)现在我们需要对阴雨天以后的充电过程加一个系数。如果连续降雨4天,第五天是晴天。那么第五天需要捕获的的能量在这个例子中就是1740 Wh(384 x 5 = 1,740 Wh)。我们同时还需要在下次雨天之前快速的捕获这些能量。所以要在4小时的日照内捕获1,740 Wh能量,需要一个435 W的电池板。如果我们愿意,也可以设定在两天将电池充满,那就需要在8小时内捕获6天所需的能量– 也就是288 W的电池板就能够做到。如果你决定设置一个更长时间的充电过程,你可以在太阳能电池板上节省一些成本,但如果碰到只有一个晴天又是阴雨天就需要花费更多的成本来增加电池容量。还有一种可能就是如果冬季的平均日照时间是4个小时,也就是白天半天是阴雨天,而另外半天是晴天。这意味着在晴天的日子里,实际上有8个小时可以捕获所需的能量而不是上面假设的4小时。最好是选择更大的电池板来确保一旦出现连续阴雨天不必依赖平均日照时间。太阳能电池板的类型多晶:制造成本更低,但不如单晶硅效率高。同样的瓦数电池板通常更大。单晶硅:制造成本更高但效率比多晶板高并且能够在每平方米的电池板上捕获更多的能量。阴天:有些电池板在云层比较薄的阴天(白色云彩)仍然能够捕获太阳能,并且有时候能够达到面板标称值的40%。你可以在阴天通过万用表来测量电池板的输出来检查电池板的性能。接下来我们来看看将这一切连接到一起的装置。

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步骤 5 – 安装太阳能面板安装电池板时,你需要确保你的电池板表面在冬季垂直于太阳光线。在冬天,与夏天相比太阳会在一个更低的角度。因为夏天的日照时间更长,我们不用太担心电池板因为按照冬天的角度安装而效率不足。因此你应该将你的太阳能电池板按照冬天效率最高的方式安装。这里有一个网站链接,进一步揭示了如何安装你的太阳能电池板以及计算角度。网站给出的是太阳能热水器的安装实例,但安装角度跟太阳能电池板是一样的。太阳能直射角度指南。

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步骤 6 – 安装所有设备

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步骤 7 – 最糟糕的事情发生了– 电池组没电了那么当你发现下雨时间太长你的电池组已经没电了时你该怎么办呢?理想情况下你应该有:一个便携式的约300 W带有12Vdc和主要的交流输出的发电机,要确保12 V的输出电流小于你的太阳能控制器的极限。有一些备用电池组可以切换到你的塔架设备,保证2天的运行。第一步是要检查太阳能控制器。一些带有LCD屏幕的控制器会显示错误代码帮助你诊断故障。如果只是下雨时间太长,要防止再次发生电池没电,你应该增加另一个太阳能电池板并扩展你的电池组的容量。你可以断开你的太阳能电池板的连接,然后将控制器的电池板输入端连接到电动机的12 V输出,并对电池组进行安全充电使塔架设备再次运行。要想快速充电,你应该断开电池组到控制器的连接,直接连接到发电机的12 V输出上。另一种方法是在电池组上直接并联一些已经完全充满电的电池– 这样可以对设备供电同时稍微对原来的电池组稍微进行充电。不管你用什么方法让塔架再次运行,事实是你必须找出导致问题的原因,尽快修复故障并对塔架再次供电否则会有丢失客户的风险。在降雨若干天之后,因为你的电池组不够大,无法适应当地的天气,客户就无法上网了,客户体验肯定是不好的。

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