太阳能灯具问题解析（下）
2007-02-10
作者：admin
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摘要： 参数设置：浮充电压参数的设置对蓄电池的寿命具有相当重要的影响，浮充电压产生的电流量应达到补偿自放电及日常负载用电和维持氧循环的需要
参数设置：浮充电压参数的设置对蓄电池的寿命具有相当重要的影响，浮充电压产生的电流量应达到补偿自放电及日常负载用电和维持氧循环的需要。不合理的浮充电压主要在两个方面影响电池，即正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放。当电池的浮充电压超过一定值时，板栅腐蚀现象会进一步加剧，电池内的氧气和氢气产生较高气压，通过排气阀排放，从而造成电池失水。正极腐蚀则意味着蓄电池失水，进一步加剧电池劣化、寿命缩短。若将浮充电压值超过一定幅度，增大的浮充电流会产生更多的盈余气体，这样便使氧在负极的复合受阻，从而削弱了氧的循环机能。
均衡充电是为了防止某些蓄电池因容量、端压的不一致而进行的补充电。一般做法是将浮充电压提高
0.05~0.07V℃，但最高不得超过2.35V。由于在均衡充电时气体的产生量比浮充充电时多几十倍，所以充电时间不能太长，以避免盈余气体影响氧的再复合效率，使失水量增加，进而使板栅腐蚀速度增快，损坏电池。对于新电池或状态较好的电池，一般均衡充电时电压应相对较低，而对于使用时间较长或者性能较差的电池，均充电压可适当升高。
现在一般12V的灯具系统控制器，过放点电压值设置在10.8V(蓄电池在0.1C的电流下放电到80%DOD0寸的终止电压)，但实际灯具系统中，放电电流一般在0.01C~0.02C左右，有的甚至更小，在这种放电情况下，当放电达到终止电压10.8VB寸，蓄电池已经100%放电了，这将严重影响蓄电池寿命。
国内外大量的研究结果表明，充放电方式决定了蓄电池使用的寿命，有一些蓄电池与其说是使用坏的，不如说是充电方式不妥而损坏的。
负载工作时间问题
太阳能灯具从经济性和可靠性角度综合考虑，一般以全年平均日照时数设计计算灯具配置，而实际工作时，往往都是由控制器时控功能设定一个工作时数，如6小时、8小时、10小时等，这样就造成了一年里每天工作时间都一样，即每天耗电量一样，但太阳能灯具是靠太阳工作的，而太阳辐射量随不同的季节是有很大差异的，即每个灯具(太阳电池组件一定)各个季节的平均日发电量是大不相同的。
以山东德州为例，月均峰值日照时数情况如图1。例如负载为10W，平均每天工作8小时，需电池组件约为40Wp，则一年中各月发电量与负载耗电量的关系。德州地区全年平均峰值日照时数约为4.44h，春季：4.43h、夏季：6.17h、秋季：4.47h、冬季：2.65h。因平均每天发电量是和平均峰值日照实数成正比的，所以可得春季和秋季发电量和耗电量基本达到一个平衡，夏季电量富裕(6.17～4.44)4.44约为39%；冬季电量缺少(4.44～2.65)0.44约为40.3%。
这样夏季造成了一定的浪费，而冬季却严重不足，很容易造成蓄电池过放电，影响蓄电池寿命。鉴于此现状，一个理想的做法就是把夏天多余的电量给冬天用，那样好是好，但需要一个大的储能系统，出于自放电、系统匹配、成本等因素是极其不经济和不实用的。所以控制负载时间不失为一种解决办法，根据德州峰值日照时数可得：夏季平均峰值日照时数比全年平均峰值日照时数比冬季平均峰值日照时数=6.17：4.44：2.65=7：5：3，则按全年峰值日照时数设计每天工作10小时的太阳能灯具根据7：5：3这个比值可得出夏季最多允许工作14小时，冬季最多允许工作6小时(注意：未考虑季节不同温度等的影响)。鉴于此，为了使蓄电池在冬季不至于过放电，可调整负载工作时间为小于或等于6小时。
系统匹配问题
现在做太阳能灯具的厂家往往过多的追求造型设计，而把最重要的系统匹配研究忽略了，不经过深入考虑，简单计算了事，最后导致灯具出现大量问题；还有些厂家为了营造自己产品的价格优势，不惜牺牲系统稳定性，这些作法都是不可取的。
匹配设计是关系到系统可靠性和稳定性的重要因素，要引起重视，主要应考虑以下几个方面：(1)太阳电池发电量和负载耗电量配比合理。(2)耗电量和蓄电池容量配比应满足持续阴雨天数要求且放电深度合理。(3)太阳电池充电电流和蓄电池容量配比合理。(4)负载放电电流与蓄电池容量配比合理。
防雨问题：主要现象为充放电控制器受淋、受潮，造成电路板短路，烧坏控制器件(三极管)，严重的造成电路板被腐蚀变质，不可再修复。进水途径主要有两个方面：一是从灯杆顶端的预留孔顺太阳电池组件和光源引线进入灯杆内；二是从灯杆仓门缝隙处浸入；再加上仓内温度较高，致使仓内湿度很大，导致控制器损坏。因此，做好防雨，避免控制器受潮、损坏，同样不可忽视。
蓄电池散热问题
现在灯具上大部分采用12V阀控免维护铅酸蓄电池，它采用的是紧装配结构，散热性能较差，它又属于贫液电池，充电时电解液温度过高，会加快蒸发造成电池失水，也会使极板因过热膨胀损坏和外壳变形，更重要的是由于热量积累使电池热失控。
蓄电池是灯具系统中的重要部件，一般占总成本的10%~20%，其性能直接影响着系统的可靠性和寿命。太阳能灯具一般安装在室外，环境温度超过25℃，温度每升高10℃，寿命将减少一半。所以，保持适宜的温度对蓄电池寿命是非常重要的。
蓄电池耐候性考验
一般灯具设计寿命在15年左右，而蓄电池在其中是一个薄弱环节。12V阀控免维护铅酸蓄电池，其设计寿命一般为五六年，但实际应用中，一般两三年就需要更换，有的甚至不到一年寿命就终结了。
对于一设计寿命为15年的庭院灯，蓄电池为12V36Ah，按0.6元VAh，若寿命为两年，每次更换费用按200元算，则在寿命期内至少需更换6次蓄电池，仅蓄电池一项就要追加成本2755.2元。若蓄电池寿命能达到5年，则在寿命期内需更换3次，追加成本则为1377.6元，仅蓄电池一项就可节省1377.6元。
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